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六自由度焊接机器人虚拟设计及仿真分析,23000字57页我自己的毕业设计作品，确保原创，大家放心使用！目 录摘 要2abstract3第一章 绪论41.1 引言41.2 焊接机器人的发展和研究现状51.2.1 焊接机器人的发展历程51.2.2 国内外的发展状况61.3 工业机器人的组成结构与特点71.3.1 工业机器人的...
内容介绍
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六自由度焊接机器人虚拟设计及仿真分析
23000字 57页
我自己的毕业设计作品，确保原创，大家放心使用！
目 录
摘 要 2
Abstract 3
第一章 绪论 4
1.1 引言 4
1.2 焊接机器人的发展和研究现状 5
1.2.1 焊接机器人的发展历程 5
1.2.2 国内外的发展状况 6
1.3 工业机器人的组成结构与特点 7
1.3.1 工业机器人的组成结构 7
1.3.2 工业机器人的主要特点 9
1.3.3 焊接机器人的运用 10
1.3.4 焊接机器人的分类 11
1.4 课题研究的背景和意义 12
1.5 本论文的研究内容 13
第2章 焊接机器人几何构型和传动方案的设计 13
2.1引言 13
2.2 焊接机器人的基本设计参数 14
2.3 焊接机器人总体方案设计 14
2.4 焊接机器人传动方案设计 15
2.4.1 驱动方式的选择 15
2.4.2机器人腰关节传动的设计 15
2.4.3机器人肩关节和肘关节传动的设计 17
2.4.4 机器人腕部俯仰结构传动的设计 18
2.5 本章小结 19
第3章 焊接机器人本体设计 20
3.1 引言 20
3.2 焊接机器人的设计要求 20
3.3 本体材料的选择 20
3.4传动装置中各部件型号的选型 21
3.5谐波减速器的设计 23
3.6各模块的具体结构设计 25
3.6.1 肩关节模块 25
3.6.2 大臂模块 26
3.6.3腰部模块 27
3.6.4底座模块 28
3.7焊接机器人整机虚拟装配 29
3.8 本章小结 31
第四章 焊接机器人运动学 32
4.1 机器人运动学概述 32
4.2 运动学正问题 32
4.2.1齐次坐标及对象物的描述 33
4.2.2 齐次变换及运算 36
4.2.3 工业机器人连杆参数及其齐次坐标矩阵 38
4.2.4 机器人运动学方程 39
4.3 运动学逆问题 42
第五章 机器人运动学仿真 44
5.1 焊接机器人仿真模型的建立 44
5.2 焊接机器人运动学仿真 48
5.2.1 模型检查和仿真分析参数设置 49
5.2.2 仿真过程及机械手末端的运动轨迹 50
5.2.3 各个关节转角 51
5.2.4关节角速度角加速度的测量 53
5.2.5机械人末端位置的测量 53
5.3 本章小结 54
第六章 总结与展望 54
第七章 致谢 56
参考文献 56
摘 要
随着机器人技术的应用和发展，机器人技术逐渐应用到了工业的各个领域。根据不同项目需要，如何加快机器人开发进度，提高开发效率，改善机器人的各项性能，己成为极需解决的问题。一直以来，在机器人的设计开发及优化设计中，机器人运动学建模与运动学仿真研究都是非常重要的工作。特别是针对复杂的空间机构，如何快速、准确地建立系统的运动学模型，并进行有关系统性能的各项仿真工作显得越来越重要。
本文依据对工业机器人的理解与研究，运用目前通用的CAD三维设计软件对焊接工业机器人的各主要零部件进行初步设计，并装配成完整的机器人模型。根据焊接机器人的结构特点，对各关节需配置的电机与减速器进行参数计算与选型。然后在对机器人进行正向运动学分析的基础上，运用D-H矩阵法，求解出焊接机器人末端位姿的数学模型，完成了焊接机器人空间位姿的描述。最后运用ADAMS 软件，建立了焊接机器人的虚拟样机模型，仿真得出了模型的末端轨迹，并与数学模型求解结果进行对比，验证了数学模型的准确性与可靠性；并对其进行机器人的动画演示和运动仿真，得到了6个关节顺序动作的动作过程动画和6关节协调动作时的各个关节的关节角曲线、关节速度曲线和末端轨迹曲线，对指导后期的机器人轨迹规划及机器人结构优化设计等工作具有积极的意义。
关键词： 焊接机器人；结构设计；虚拟样机；ADAMS；运动仿真；轨迹优化
Abstract
With the application and development of the robotics, the robotics are gradually applied to all areas of Industry. According to the needs of different kinds of projects, how to speed up the development of robotics and how to improve the efficiency and the performance of the robot has become a problem needed to resolve as soon as possible. In the development and optimization of the robot’s design, the modeling and simulation of robot kinematics are very important jobs since ever. Especially for complex spatial mechanisms, how to quickly and accurately establish kinematics model and simulation model of the system and carry on the simulation of the system’s performance has increasingly become important.
In this paper, based on the understanding and study of industrial robots, we use the current universal 3D CAD software to design all major components of industrial welding robots in the preliminary design stage, and assembled these components into a complete robot model. According to the structural characteristics of the welding robot, each joint must be provided with appropriate motor, and the calculation of parameter and selection of reducer must be done at the same time. Then, based on the forward kinematics analysis of robot, use the D-H matrix method to solve a mathematical model of the end’s pose of a welding robot, and complete the description of spatial position of welding robot. Finally, we use the ADAMS software to build a virtual prototype model of the welding robot to get results of the end trajectory of model and compare this result with mathematical model’s results to verify the accuracy and reliability of the mathematical model; and carry on the animation presentations and motion simulation to get the joint angle curve and obtain six joints’ action’s animation , the joint velocity curve and ends trajectory curve, these work has a positive meaning to robot trajectory planning and design of the robot structure.
Keywords: Welding robots;structural design; virtual prototyping; ADAMS; motion simulation; trajectory..
23000字 57页
我自己的毕业设计作品，确保原创，大家放心使用！
目 录
摘 要 2
Abstract 3
第一章 绪论 4
1.1 引言 4
1.2 焊接机器人的发展和研究现状 5
1.2.1 焊接机器人的发展历程 5
1.2.2 国内外的发展状况 6
1.3 工业机器人的组成结构与特点 7
1.3.1 工业机器人的组成结构 7
1.3.2 工业机器人的主要特点 9
1.3.3 焊接机器人的运用 10
1.3.4 焊接机器人的分类 11
1.4 课题研究的背景和意义 12
1.5 本论文的研究内容 13
第2章 焊接机器人几何构型和传动方案的设计 13
2.1引言 13
2.2 焊接机器人的基本设计参数 14
2.3 焊接机器人总体方案设计 14
2.4 焊接机器人传动方案设计 15
2.4.1 驱动方式的选择 15
2.4.2机器人腰关节传动的设计 15
2.4.3机器人肩关节和肘关节传动的设计 17
2.4.4 机器人腕部俯仰结构传动的设计 18
2.5 本章小结 19
第3章 焊接机器人本体设计 20
3.1 引言 20
3.2 焊接机器人的设计要求 20
3.3 本体材料的选择 20
3.4传动装置中各部件型号的选型 21
3.5谐波减速器的设计 23
3.6各模块的具体结构设计 25
3.6.1 肩关节模块 25
3.6.2 大臂模块 26
3.6.3腰部模块 27
3.6.4底座模块 28
3.7焊接机器人整机虚拟装配 29
3.8 本章小结 31
第四章 焊接机器人运动学 32
4.1 机器人运动学概述 32
4.2 运动学正问题 32
4.2.1齐次坐标及对象物的描述 33
4.2.2 齐次变换及运算 36
4.2.3 工业机器人连杆参数及其齐次坐标矩阵 38
4.2.4 机器人运动学方程 39
4.3 运动学逆问题 42
第五章 机器人运动学仿真 44
5.1 焊接机器人仿真模型的建立 44
5.2 焊接机器人运动学仿真 48
5.2.1 模型检查和仿真分析参数设置 49
5.2.2 仿真过程及机械手末端的运动轨迹 50
5.2.3 各个关节转角 51
5.2.4关节角速度角加速度的测量 53
5.2.5机械人末端位置的测量 53
5.3 本章小结 54
第六章 总结与展望 54
第七章 致谢 56
参考文献 56
摘 要
随着机器人技术的应用和发展，机器人技术逐渐应用到了工业的各个领域。根据不同项目需要，如何加快机器人开发进度，提高开发效率，改善机器人的各项性能，己成为极需解决的问题。一直以来，在机器人的设计开发及优化设计中，机器人运动学建模与运动学仿真研究都是非常重要的工作。特别是针对复杂的空间机构，如何快速、准确地建立系统的运动学模型，并进行有关系统性能的各项仿真工作显得越来越重要。
本文依据对工业机器人的理解与研究，运用目前通用的CAD三维设计软件对焊接工业机器人的各主要零部件进行初步设计，并装配成完整的机器人模型。根据焊接机器人的结构特点，对各关节需配置的电机与减速器进行参数计算与选型。然后在对机器人进行正向运动学分析的基础上，运用D-H矩阵法，求解出焊接机器人末端位姿的数学模型，完成了焊接机器人空间位姿的描述。最后运用ADAMS 软件，建立了焊接机器人的虚拟样机模型，仿真得出了模型的末端轨迹，并与数学模型求解结果进行对比，验证了数学模型的准确性与可靠性；并对其进行机器人的动画演示和运动仿真，得到了6个关节顺序动作的动作过程动画和6关节协调动作时的各个关节的关节角曲线、关节速度曲线和末端轨迹曲线，对指导后期的机器人轨迹规划及机器人结构优化设计等工作具有积极的意义。
关键词： 焊接机器人；结构设计；虚拟样机；ADAMS；运动仿真；轨迹优化
Abstract
With the application and development of the robotics, the robotics are gradually applied to all areas of Industry. According to the needs of different kinds of projects, how to speed up the development of robotics and how to improve the efficiency and the performance of the robot has become a problem needed to resolve as soon as possible. In the development and optimization of the robot’s design, the modeling and simulation of robot kinematics are very important jobs since ever. Especially for complex spatial mechanisms, how to quickly and accurately establish kinematics model and simulation model of the system and carry on the simulation of the system’s performance has increasingly become important.
In this paper, based on the understanding and study of industrial robots, we use the current universal 3D CAD software to design all major components of industrial welding robots in the preliminary design stage, and assembled these components into a complete robot model. According to the structural characteristics of the welding robot, each joint must be provided with appropriate motor, and the calculation of parameter and selection of reducer must be done at the same time. Then, based on the forward kinematics analysis of robot, use the D-H matrix method to solve a mathematical model of the end’s pose of a welding robot, and complete the description of spatial position of welding robot. Finally, we use the ADAMS software to build a virtual prototype model of the welding robot to get results of the end trajectory of model and compare this result with mathematical model’s results to verify the accuracy and reliability of the mathematical model; and carry on the animation presentations and motion simulation to get the joint angle curve and obtain six joints’ action’s animation , the joint velocity curve and ends trajectory curve, these work has a positive meaning to robot trajectory planning and design of the robot structure.
Keywords: Welding robots;structural design; virtual prototyping; ADAMS; motion simulation; trajectory..
