4-DOF關節(jié)式碼垛機器人本體設計與運動學分析.pdf

1、機器人具有高柔性、高效性與高可靠性的特點，使其成為越來越多行業(yè)中的關鍵設備，尤其是在現代物流碼垛系統中的應用。近年來，應用于物流碼垛的碼垛機器人受到國內外的普遍重視，已成為機器人應用領域研究的一個熱點。但國內對碼垛機器人的設計研究與國外仍有一定的差距，因此，提高碼垛機器人的設計與研究能力具有重大意義。
　　 本文在中國科學院新興戰(zhàn)略產業(yè)項目的資助下，開展了四自由度關節(jié)式碼垛機器人的結構設計、運動學分析、動力學分析、瞬態(tài)動力學分析

2、和關鍵零部件的強度與剛度校核工作。
　　 首先充分調研國內外碼垛機器人的發(fā)展狀況。根據項目任務書的要求，分析同類型機器人的結構特征，確定碼垛機器人整體構型，關節(jié)結構和驅動形式。根據載荷和運動特點，完成電機和減速機的選型計算，以SolidWorks等數字化軟件為基礎，詳細設計機器人的機械結構。
　　 采用D-H方法建立碼垛機器人連桿坐標系和轉換矩陣，利用Matlab編程建立一種程序化的運動學方程，通過輸入不同變量可以迅速對

3、運動學特征參數進行優(yōu)化設計。求解得到機器人的運動學反解和雅可比矩陣，完成機器人運動空間的仿真。在此基礎上，運用牛頓-歐拉遞推方法對機器人進行動力學分析，建立動力學方程，利用Matlab軟件編程求出各個關節(jié)的驅動力矩。應用COSMOS Motion軟件對碼垛機器人進行動力學仿真，得到各關節(jié)驅動力矩的變化曲線，驗證理論推導的準確性及相應關節(jié)電機和減速機選型的合理性，并完成機器人零部件的加工與機械本體的裝配。
　　 最后，根據碼垛機器