卸料机械手的计算机辅助设计与分析 硕士学位论文

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卸料机械手的计算机辅助设计与分析 硕士学位论文

摘要
本文在综述了近年来机械手技术研究状况和应用的基础上，结合电机生产线
的生产要求，对原有生产线进行了分析和研究，指出了其存在的问题并提出了可行的改进方案，在此基础上对机械手进行了系统的分析，提出了整体结构的设计方案，对机械手的机械部分进行了设计，并用CATIA软件进行了三维造型，与此同时，为了实现功能强大、结构紧凑、小巧精致的最佳设计结果，对其机械结构进行了有限元分析，得到了应力变形位移图和米塞斯等效应力云图，找到了应力集中部位，并对其结构进行了调整和处理使其满足应力需求，达到了优化设计之目的。
在对机械手三维造型的基础上，为了对机械手的空间位置和姿态进行控制，
需要对机械手的运动学进行分析和研究。机器人运动学就是要建立各种运动构件和末端执行器空间的位置、姿态之间的关系，为机器人位置的控制提供分析的手段和方法。因此，为了得到机械手位于任何期望位姿时关节变量的表达式，用机器人正运动学方程的D-H表示法对卸料机械手的各个关节进行了矩阵变换，得到了机械手的总变换矩阵。在此基础上推导和建立了运动关系逆向分析数学模型，求得了机械手的各个关节变量的数学表达式。即给定机械手的最终要求的位置和姿态，求得了各关节的运动参数数学表达式。
对于机械手的控制，本文采用的是PLC控制技术对其运动进行控制，为方便
整个系统的调试与维修、应付某些紧急情况，采用手动和自动相结合的操作方式，并编写了手动和自动控制程序梯形图，实现了手动、自动、单步、循环等控制要求。通过自动操作既提高了生产效率，又达到了很高的控制精度。机械手的位置检测元件主要是使用限位开关进行限位，而工件是否到位是使用光电开关来检测。
关键词：卸料机械手，有限元分析，CATIA，优化设计， D.H表示法，PLC控制