基于ADAMS的四自由度機械手運動學(xué)仿真畢業(yè)論文.doc

目錄1引言.11.1工業(yè)機械手研究現(xiàn)狀.11.2工業(yè)機械手的功能及應(yīng)用.11.3本文研究內(nèi)容及研究意義.32工程機械仿真簡介.32.1概述.32.2工程機械仿真的思想、內(nèi)容和特點.32.3參數(shù)化設(shè)計概念.42.4工程機械零部件參數(shù)化仿真設(shè)計.43PRO/E功能介紹.53.1引言.53.2PRO/E對三維模型的處理.53.2.1Pro/E的三維模型創(chuàng)建功能.53.2.2Pro/E建模的一般過程.63.2.3利用族表實現(xiàn)零件系列化設(shè)計.63.3PRO/E的特點及產(chǎn)品外觀造型設(shè)計.64ADAMS功能介紹.94.1ADAMS概述.94.2ADAMS基本功能.94.3ADAMS和PRO/E之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換.115仿真分析.125.1仿真流程圖.125.2模型建立.135.2.1利用Pro/E建立機構(gòu)模型.135.2.2ADAMS仿真模型等效轉(zhuǎn)換.145.3ADAMS仿真.155.3.1仿真設(shè)置.155.3.2仿真結(jié)果.156運動學(xué)分析.176.1建立坐標系.176.2運動學(xué)分析.177結(jié)束語.19參考文獻.20致謝.2111引言1.1工業(yè)機械手研究現(xiàn)狀隨著機器人研究的不斷深入和機器人領(lǐng)域的不斷發(fā)展，機器人仿真系統(tǒng)在機器人設(shè)計和研究方面，發(fā)揮著重要的作用，它可應(yīng)用于機器人的許多方面，已成為機器人學(xué)的一個重要分支。例如：可幫助研究人員了解機器人工作空間的形態(tài)及極限；還能幫助研究人員了解機器人工作空間的形態(tài)與合理性；可用于分析檢驗軌跡規(guī)劃和作業(yè)規(guī)劃的正確性與合理性；可為離線編程技術(shù)的研究提供一種極為有效的驗證手段；可以用于實時檢測機器人與作業(yè)環(huán)境之間的碰撞與干涉以保證整個生產(chǎn)單元的安全等。此外，仿真技術(shù)還可以幫助用戶選擇適合特定作業(yè)環(huán)境的機器人類型。機械手是近年來發(fā)展起來的綜合學(xué)科。它集中了機械工程、電子工程、計算機工程、自動控制工程以及人工智能等多種學(xué)科的最新科研成果，代表了機電一體化的最高成就，是目前科技發(fā)展最活躍的領(lǐng)域之一。工業(yè)機械手的性能，要求不斷提高工作精度和作業(yè)速度，增加機構(gòu)的自由度，提高通用性和靈活性，同時還要求降低成本，控制簡單，安全可靠。因此，工業(yè)機械手的研究處于機械手研究的前沿。多自由度機械手已經(jīng)得到了廣泛的研究，但自由度較少的工業(yè)機械手，以其造價低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、定位精度高、響應(yīng)速度快、實用性強等優(yōu)勢，有極高的性價比，在實際工業(yè)市場得到了廣泛的應(yīng)用。水平多關(guān)節(jié)工業(yè)機械手由于精度高、運動速度快，串聯(lián)四自由度導(dǎo)致其靠后的驅(qū)動電機和傳動系統(tǒng)都位于運動著的臂上，導(dǎo)致系統(tǒng)慣性增加，系統(tǒng)動力性能惡化；又由于串聯(lián)機構(gòu)求正解較容易，而求逆解則較困難，因此運動學(xué)與動力學(xué)計算困難，導(dǎo)致在設(shè)計中必須放寬各種設(shè)計參數(shù)；還因為機器較重，并進一步導(dǎo)致驅(qū)動部分變大，系統(tǒng)響應(yīng)速度降低，大型驅(qū)動部分難以取得較高的精度。1.2工業(yè)機械手的功能及應(yīng)用機械手是工業(yè)自動控制領(lǐng)域中經(jīng)常遇到的一種控制對象。機械手可以完成許多工作，如搬物、裝配、切割、噴染等等，應(yīng)用非常廣泛。在現(xiàn)代工業(yè)中，生產(chǎn)過程中的自動化已成為突出的主題。各行各業(yè)的自動化水平越來越高，現(xiàn)代化加工車間，常配有機械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險的工作?？墒窃跈C械工業(yè)中，加工、裝配等生產(chǎn)很大程度上不2是連續(xù)的。據(jù)資料介紹，美國生產(chǎn)的全部工業(yè)零件中，有75%是小批量生產(chǎn)；金屬加工生產(chǎn)批量中有四分之三在50件以下，零件真正在機床上加工的時間僅占零件生產(chǎn)時間的5%。從這里可以看出，裝卸、搬運等工序機械化的迫切性，工業(yè)機械手就是為實現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。目前在我國機械手常用于完成的工作有：注塑工業(yè)中從模具中快速抓取制品并將制品傳送到下一個生產(chǎn)工序，機械手加工行業(yè)中用于取料、送料，澆鑄行業(yè)中用于提取高溫熔液等等。下面具體說明機械手在工業(yè)方面的應(yīng)用。(1)建造旋轉(zhuǎn)零件（轉(zhuǎn)軸、盤類、環(huán)類）自動線一般都采用機械手在機床之間傳遞零件。國內(nèi)這類生產(chǎn)線很多，如沈陽永泵廠的深井泵軸承體加工自動線（環(huán)類），大連電機廠的4號和5號電動機加工自動線（軸類），上海拖拉機廠的齒坯自動線（盤類）等。加工箱體類零件的組合機床自動線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機械手的，如上海動力機廠的氣蓋加工自動線轉(zhuǎn)位機械手。（2）在實現(xiàn)單機自動化方面各類半自動車床，有自動加緊、進刀、切削、退刀和松開的功能，但仍需人工上下料；裝上機械手，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，一人看管多臺機床。目前，機械手在這方面應(yīng)用很多，如上海柴油機廠的曲拐自動車床和座圈自動車床機械手，大連第二車床廠的自動循環(huán)液壓仿行車床機械手，沈陽第三機床廠的Y38滾齒機械手，青海第二機床廠的滾銑花鍵機床機械手等。由于這方面的使用已有成功的經(jīng)驗，國內(nèi)一些機床廠已在這類產(chǎn)品出廠時就附上機械手，或為用戶安裝機械手提供條件。如上海第二汽車配件廠的燈殼沖壓生產(chǎn)線機械手（生產(chǎn)線中有兩臺多工位機床）和天津二注塑機有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機械手的自動裝卸工件，可實現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。目前機械手在沖床上應(yīng)用有兩個方面：一是160t以上的沖床用機械手的較多，如沈陽低壓開關(guān)廠200t環(huán)類沖床磁力起重器殼體下料機械手和天京拖拉機廠400t沖床的下料機械手等；二是用于多工位沖床，用作沖壓件工位間步進輕局技術(shù)研究所制作的120t和40t多工位