基于ADAMS的四自由度機(jī)械手運(yùn)動學(xué)仿真畢業(yè)論文.doc

目錄1引言.11.1工業(yè)機(jī)械手研究現(xiàn)狀.11.2工業(yè)機(jī)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(jī)械仿真簡介.32.1概述.32.2工程機(jī)械仿真的思想、內(nèi)容和特點(diǎn).32.3參數(shù)化設(shè)計(jì)概念.42.4工程機(jī)械零部件參數(shù)化仿真設(shè)計(jì).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(shí)現(xiàn)零件系列化設(shè)計(jì).63.3PRO/E的特點(diǎn)及產(chǎn)品外觀造型設(shè)計(jì).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(jī)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(yùn)動學(xué)分析.176.1建立坐標(biāo)系.176.2運(yùn)動學(xué)分析.177結(jié)束語.19參考文獻(xiàn).20致謝.2111引言1.1工業(yè)機(jī)械手研究現(xiàn)狀隨著機(jī)器人研究的不斷深入和機(jī)器人領(lǐng)域的不斷發(fā)展，機(jī)器人仿真系統(tǒng)在機(jī)器人設(shè)計(jì)和研究方面，發(fā)揮著重要的作用，它可應(yīng)用于機(jī)器人的許多方面，已成為機(jī)器人學(xué)的一個重要分支。例如：可幫助研究人員了解機(jī)器人工作空間的形態(tài)及極限；還能幫助研究人員了解機(jī)器人工作空間的形態(tài)與合理性；可用于分析檢驗(yàn)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(yàn)證手段；可以用于實(shí)時檢測機(jī)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(jī)器人類型。機(jī)械手是近年來發(fā)展起來的綜合學(xué)科。它集中了機(jī)械工程、電子工程、計(jì)算機(jī)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(jī)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(jī)械手的性能，要求不斷提高工作精度和作業(yè)速度，增加機(jī)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(jī)械手的研究處于機(jī)械手研究的前沿。多自由度機(jī)械手已經(jīng)得到了廣泛的研究，但自由度較少的工業(yè)機(jī)械手，以其造價(jià)低廉、結(jié)構(gòu)緊湊、剛度高、定位精度高、響應(yīng)速度快、實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)勢，有極高的性價(jià)比，在實(shí)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(jī)械手由于精度高、運(yùn)動速度快，串聯(lián)四自由度導(dǎo)致其靠后的驅(qū)動電機(jī)和傳動系統(tǒng)都位于運(yùn)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(jī)構(gòu)求正解較容易，而求逆解則較困難，因此運(yùn)動學(xué)與動力學(xué)計(jì)算困難，導(dǎo)致在設(shè)計(jì)中必須放寬各種設(shè)計(jì)參數(shù)；還因?yàn)闄C(jī)器較重，并進(jìn)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(jī)械手的功能及應(yīng)用機(jī)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(jī)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(jī)械手，以提高生產(chǎn)效率，完成工人難以完成的或者危險(xiǎn)的工作?？墒窃跈C(jī)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(jī)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(yùn)等工序機(jī)械化的迫切性，工業(yè)機(jī)械手就是為實(shí)現(xiàn)這些工序的自動化而產(chǎn)生的。目前在我國機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械手在機(jī)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(jī)廠的4號和5號電動機(jī)加工自動線（軸類），上海拖拉機(jī)廠的齒坯自動線（盤類）等。加工箱體類零件的組合機(jī)床自動線，一般采用隨行夾具傳送工件，也有采用機(jī)械手的，如上海動力機(jī)廠的氣蓋加工自動線轉(zhuǎn)位機(jī)械手。（2）在實(shí)現(xiàn)單機(jī)自動化方面各類半自動車床，有自動加緊、進(jìn)刀、切削、退刀和松開的功能，但仍需人工上下料；裝上機(jī)械手，可實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)，一人看管多臺機(jī)床。目前，機(jī)械手在這方面應(yīng)用很多，如上海柴油機(jī)廠的曲拐自動車床和座圈自動車床機(jī)械手，大連第二車床廠的自動循環(huán)液壓仿行車床機(jī)械手，沈陽第三機(jī)床廠的Y38滾齒機(jī)械手，青海第二機(jī)床廠的滾銑花鍵機(jī)床機(jī)械手等。由于這方面的使用已有成功的經(jīng)驗(yàn)，國內(nèi)一些機(jī)床廠已在這類產(chǎn)品出廠時就附上機(jī)械手，或?yàn)橛脩舭惭b機(jī)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(jī)械手（生產(chǎn)線中有兩臺多工位機(jī)床）和天津二注塑機(jī)有加料、合模、成型、分模等自動工作循環(huán)，裝上機(jī)械手的自動裝卸工件，可實(shí)現(xiàn)全自動化生產(chǎn)。目前機(jī)械手在沖床上應(yīng)用有兩個方面：一是160t以上的沖床用機(jī)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(jī)械手和天京拖拉機(jī)廠400t沖床的下料機(jī)械手等；二是用于多工位沖床，用作沖壓件工位間步進(jìn)輕局技術(shù)研究所制作的120t和40t多工位