大型板材辅助安装机器人系统关键技术的研究-机械工程专业毕业论文.docx

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大型板材辅助安装机器人系统关键技术的研究
摘要
课题源于国家“十二五”科技支撑项目,主要针对近年来建筑装饰幕墙的整体化和美观化设计要求带来的,幕墙板材尺寸和质量越来越大,传统的人工安装方式劳动强度大、安装效率低、事故发生率高、板材破损率高等问题,研究开发一种面向大型幕墙板材的辅助安装机器人系统,旨在改变当前落后的手工安装现状,探索合理的安装工艺,提升大型板材的安装自动化程度。
根据常用大型玻璃板材的安装工艺特点,在分析国内外最新研究现状及关键技术的基础上,研发一套针对大型板材辅助安装的机器人系统。机器人系统采用六自由度串联的结构形式,除下端行走机构外,机器人手臂具有四个主动自由度和两个被动自由度,工作时通过六自由度运动耦合实现板材安装位置和姿态的调整。最后采用模块化设计方法完成机器人各功能模块详细的结构设计,使用 Pro-E 软件绘制了机器人整体结构的 3D 模型。
在操作空间和工作状态确定的基础上,根据静力学和动力学相关理论分析机器人系统的安全性和稳定性。在四种不同的工况下,确定系统关键部件的危险截面和危险点,并对其进行结构稳定性分析和强度校核。同时,针对机器人系统的实际操作环境,对整机的倾
覆稳定性进行分析,得到可靠的性能参数,为机器人的安全性、可行性提供了可靠的理论支持。
根据机器人运动学分析理论,推导机器人运动学方程正解,建立机器人末端位姿余弦矩阵。在插补算法的基础上,推导机器人末端一定姿态下,水平和竖直轨迹变换的插补函数关系,为机器人运动控制实现提供准确的理论指导。
最后,研制开发大型板材辅助安装机器人样机系统,并构建机器人系统实验环境,在仿真工况进行实验验证。试验结果表明,大型板材辅助安装机器人结构设计合理,能够实现预定的功能,可以顺利地完成大型板材的辅助安装,一定程度上提高了大型板材安装的自动化水平。
关键字:板材安装机器人,串联机构,工作稳定性,末端轨迹,插补算法
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RESEARCH ON THE KEY TECHNOLOGY OF LARGE PLATE AUXILIARY INSTALLATION ROBOT
ABSTRACT
This paper originated from the Science and Technology support project of “Twelfth Fiv-Year”,it aims at the problems that in recent years with the architectural curtain wall requirements of integration and artistic design, the size and quality of plate is bigger and bigger, and the traditional manual method of installation is labour intensity, high accident rate and Plate
breakage rate. Research and development a Robot system faces to the large curtain wall plate auxiliary installation, in order to change the manual installation status, probe more reasonable installation process, and improve the automation degree of large plate install