4-DOF含閉鏈結構碼垛機器人工作性能評價及參數優(yōu)化.pdf

1、碼垛機器人在工業(yè)生產中已經得到廣泛應用，其機構設計方案和結構參數等關系到機器人的工作空間設計與優(yōu)化、運動軌跡規(guī)劃、作業(yè)功率消耗、機構定位精度等，因此從提升機器人工作性能的角度對其機構參數進行優(yōu)化設計一直是產品研發(fā)中的重要工作內容，同時，也是確定關節(jié)驅動電機選型方案的一個重要前提。
　　基于此種背景，本文以滿足碼垛機器人結構緊湊和輕量化要求、降低驅動力矩峰值及作業(yè)能耗為目的，對碼垛機器人的工作性能評價方法及結構參數優(yōu)化等進行系統(tǒng)研究

2、。
　　首先，在運動學分析中將含閉鏈混聯(lián)機器人簡化為串聯(lián)機器人，通過D-H法建立坐標系，獲取其運動學正解、逆解的解析解，并分析碼垛機器人任務空間與工作空間之間的位置關系，提出一種將最小長方體任務空間轉化為平面矩形任務空間的方法，以此基礎上提出一種碼垛機器人工作空間的量化評價方法。
　　另一方面，以Kane法推導含閉鏈碼垛機器人的動力學方程，通過SimMechanics仿真模型驗證了上述動力學方程的正確性。從驅動力矩峰值與作業(yè)

3、能耗的角度對其工作性能進行分析評價，并考察了機器人關鍵結構參數對其動力學性能的影響。
　　以上述運動學和動力學分析為基礎，提出了一種面向含閉鏈結構碼垛機器人的結構參數優(yōu)化方案，此方案將優(yōu)化過程分為兩步:首先，從機器人工作空間滿足任務空間要求的角度確定最佳桿件長度與關節(jié)轉角活動范圍;然后，以驅動力矩峰值與作業(yè)能耗最優(yōu)確定關鍵結構件的截面尺寸及質心位置等參數。通過算例驗證:應用此優(yōu)化設計方案，可以使得優(yōu)化后的機器人結構剛度不低于原結構