袋装物料搬运机器人动力学研究.pdf

摘要水泥、化肥、粮食、面粉、饲料、农副产品和矿产品等粉粒状物料大都是采用袋包装运输的，并且这些物料产量巨大，目前我国袋装物料的仓库搬运和装卸运输方式主要是靠肩扛和小车拉，不仅装卸工人的劳动强度大、工作效率低，而且是在粉尘的环境下工作，危害装卸工人的身心健康。由机器人代替人工搬运袋装物料就成为一种合理的选择，“袋装物料装卸汽车机器人的研究山东省教育厅科技计划项目，项目批准号：褪窃谡庋谋尘跋绿岢隼吹模疚囊允〗逃萍计划项目为依托，完成了上述目标的基础性部分，即对课题组研究的一台杂啥袋装物料搬运机器人进行了运动学和动力学计算的研究，并做了相应的仿真分析。所完成的主要工作包括，建立了该机器人的串联嗽硕晗担捌涞刃Ъ化结构的多刚体动力学模型，对上述模型进行了运动学和动力学分析，计算出了该机器人系统的运动学方程及雅可比矩阵，并推导出其简化结构多刚体系统的第二类拉格朗日动力学方程组。并且基于对袋装物料搬运机器人动力学微分方程编程求解，开发出一个形象实用的用户系统，便于求解复杂的动力学微分方程的解。在此基础上，还运用槟庋际醵愿没魅讼低匙髁丝悸侵亓τ跋的动力学仿真：即先借助的参数化建模功能建立了该杂啥却拔锪搬运机器人的虚拟三维实体模型，并通过梢允侗鸬腜格式将该虚拟机器人导入教ǎ俨握栈魅耸导实募负尾问⑽锢硖匦砸约霸际件，建立了该虚拟杂啥然魅说亩ρХ抡婺Ｐ停⒃谟兄亓ψ饔孟拢锌间轨迹跟踪的仿真，获取了一系列的重要结果，为优化机器人结构和提升控制品质的后续研究工作提供有价值的数据信息。关键词：袋装物料；搬运机器人：运动学分析；动力学分析；仿真济南大学硕十学位论文
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缢畋诒谥魉论文作者签名：匝垡煎主际η┟原创性声明包含任何其他个人或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研关于学位论文使用授权的声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不究作出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：期：本人完全了解济南大学有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留或向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借鉴；本人授权济南大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。Ｃ苈畚脑诮饷芎笥ψ袷卮斯娑日
第一章绪论弟一早课题来源和研究意义殖了匕．翁饫丛．芯恳庖本课题得到了山东省教育厅科技计划项目钅颗己牛篔的资助支持，项目的成果已经通过山东省教育厅科技成果鉴定。项目的目标是构建一个应用于料垛和汽车之间装卸袋装物料的杂啥裙节机器人。研究内容包括袋装物料搬运机器人的运动学分析和动力学分析。本文在项目组前期研究的杂啥却拔锪习嵩嘶魅说幕∩辖辛嗽硕Ш投ρУ诸多问题的研究和理论计算，建立了该机器人的串联嗽硕晗担扑愠龈没器人系统的运动学方程及雅可比矩阵，推导出了基于第二类拉格朗日方程的动力学方程组。基于自由度袋装物料搬运机器人虚拟样机的开发，并对上述模型进行了运动学和动力学分析，还对该机器人系统在值湫凸た鱿率凳弊纷俜真，即借助参数化功能建立该杂啥然魅说娜蚧负挝锢聿问件下，对模型进行了测试和实验，取得了各关节参数有价值的实验数据，验证了基于第二类拉格朗日方程建立的机器人动力学数学模型的正确性。水泥、化肥、粮食、面粉、饲料、农副产品和矿产品等粉粒状物料大都采用袋包装运输，并且这些物料产量巨大，如年全国水泥产量达．亿吨，其中袋装水泥供应量诙郑耆ü什看万吨；年全国的粮食年产量约为亿吨；年全国水泥产量达．诙郑耆ü什达．万吨；年全国的粮食年产量约为诙帧Ｄ壳拔夜拔锪系牟库搬运和装卸运输方式主要是靠肩扛和小车拉，不仅装卸工人的劳动强度大、工作效率低，而且是在粉尘的环境下工作，危害装卸工人的身心健康。采用机器人装卸袋装物料具有抓取可靠、移动灵活和摆放整齐等特点，可以减小袋装物料的放置空间，便于仓储管理，并且减轻了装卸工人的劳动强度，提高装卸效率，减少环境污染。袋装物料搬运机器人既可以用在生产线上的物料搬运堆垛，也可用于汽车等运输工具的装卸堆垛，因此由机器人代替人工搬运袋装物料就成为一种合理的选择，仿真模型，通过导入教ǎ闪硕ρХ抡嫘槟饽Ｐ停⒃谥亓肪程济南大学硕士学位论文
国内外研究现状．魅嗽硕а芯扛攀对袋装物料搬运机器人的研究也成为本世纪国内建材行业研究的热点之一】。在我国拥有大量的袋装物料需要进行运输，如果应用搬运机器人进行作业，那么其应用前景是极其广阔的，它提高了袋装物料搬运的自动化水平，提高了我国物流的技术、生产和管理素质，实现了提高装卸效率的目的通过