关键词：纺织鞋面;;冲孔机器人;;冲击动力学;;路径规划;;神经网络算法
摘 要：纺织鞋面标志点冲孔作为制鞋流水线中的关键一环,无论是精度还是效率都对整个工序有着深远的影响。冲头冲入纺织鞋面属于快速的冲击动态过程,在冲头的作用下鞋面布料会产生弹塑性形变和断裂破坏,因此冲孔过程的动态响应分析研究有着至关重要的作用和影响。此外,针对多位置点进行冲孔的路径规划研究设计对于纺织鞋面冲孔过程的工作效率影响同样巨大。本文对于冲孔机器人进行设计,并应用于纺织鞋面冲孔环节中,创建三自由度冲孔机器人模型来实现平面内多点冲孔动作需求;运用冲击动力学仿真分析充分模拟冲孔动态响应过程进行研究分析计算,获取纺织鞋面实现冲孔的冲孔力临界值;并通过算法设计以实现纺织鞋面多点冲孔路径规划。首先,本文对于纺织鞋面冲孔机器人进行了模块化设计及方案分析选取,设计冲孔机器人主要机械结构,对曲柄连杆滑块机构及直线导轨机构进行设计分析计算及校核,对模型各零部件及结构进行有限元分析校验,运用Solidworks进行三自由度冲孔机器人模型建立,满足多点冲孔的动作需求,应用于纺织鞋面冲孔过程中可以提高准确度和效率,同时节约人力成本。然后,本文对于末端执行机构进行运动学和动力学仿真分析,通过ANSYS冲击动力学仿真分析模块对冲孔完整过程进行模拟计算,获得冲头冲孔过程中纺织鞋面的动态变形断裂响应情况,以及冲头与纺织鞋面之间的作用力,通过将鞋面材料进行拉伸断裂实验获得的结果及冲击动态模拟仿真响应的结果两者相结合,计算确定纺织鞋面实现冲孔所需动力的临界值,并根据所需临界动力进行相应驱动电机分析计算,可以在保证成品率的同时降低功耗成本。最后,本文对于纺织鞋面多点冲孔情况进行路径规划算法设计,针对冲孔点数量较少情况,设计提出了运用循环神经网络算法,获得多点冲孔情况的路径最优解。同时针对冲孔点数量更多更为复杂的情况,设计提出了协同循环神经网络算法以实现有效的路径规划,获得准确最优路径,并通过实验验证算法程序结果。通过运行算法程序实现冲孔路径最优,可以大幅提高冲孔效率。
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