工业机器人的鲁棒有限时间稳定性跟踪控制

考虑工业机器人系统存在的参数未知、负载突变及外界干扰等各种不确定性,提出了一种有限时间稳定性的轨迹跟踪控制方法.该方法利用时延实时在线估计系统的各种不确定性和实际动力学特性,其估计误差由变结构项进行补偿,因而具有较强的鲁棒性和抗干扰性能,并且不需要机器人系统复杂的动力学模型知识.理论分析证明了机器人的闭环系统是有限时间稳定的,收敛速度快,跟踪精度高.通过对2自由度工业机器人的数值仿真说明了该算法的有效性.     

堆垛机器人底座的有限元分析

堆垛机器人是一种常见的工业机器人,一旦该机器人底座发生破坏,由于其本身较大的惯性与较高的操作速度,必将造成灾难性的后果。为保证堆垛机器人的安全,对在运行过程中不同工况下的堆垛机器人底座进行了安全性能分析校验。     

工业机器人大负载刚度辨识及误差补偿研究

为精确辨识在大负载工况下工业机器人的关节刚度参数,首先基于雅克比矩阵的弗罗贝尼乌斯范数确定了机器人在关节空间和工作空间内的灵活性能,之后利用力矩等效的方法将负载和机器人统一建模,提出了通过直接计算关节变形量补偿变形误差的方法。利用激光跟踪仪和ABB IRB 6640机器人依次开展了几何误差补偿试验、关节刚度辨识试验和关节变形补偿试验。试验结果表明,该方法能有效地补偿机器人的关节变形,从而提高机器人的绝对精度。机器人大负载工况下的定位误差由补偿前的0.694 mm减少至0.230 mm,精度提高了近67%。     

负载对工业机器人末端定位精度影响的分析

在工业机器人末端夹持测量或加工设备时,引入设备的重量会对机器人的运动性能造成影响,尤其是引入设备的质量较大时,机器人的负载效应比较明显,会影响机器人的末端定位精度。在高精度测量和加工条件下,应当充分考虑负载对机器人的影响。文章从工业机器人的六个轴与关节臂特性入手,分析了负载影响机器人末端定位精度的主要作用方式,建立了机器人各个轴受负载影响的误差模型,并设计实验加以验证。实验结果表明提出的误差模型能较为准确的反映出负载对工业机器人末端定位精度的影响。     

搅拌摩擦焊工业机器人结构性能分析及实现研究北大核心

国外工业机器人搅拌摩擦焊已经应用阶段,国内还处于研究阶段。将负重能力为210 kg的ER210-C40机器人改造为搅拌摩擦焊机器人,利用有限元方法对其进行结构性能分析,在实际载荷条件下,机器人结构强度不能满足条件要求,所以必须采用其他方法以实现工业机器人搅拌摩擦焊。但用两台工业机器人同时加载的方法来实现生产线上的搅拌摩擦焊存在诸多不能解决的问题,因此必须采用负载能力更强的重载机器人来实现。     

SR3-600型焊接机器人结构的静力学动力学分析和拓扑优化

以自主研发的SR3-600型六关节工业焊接机器人为研究对象,设计了机器人的整体方案及传动形式。运用Solidworks对机器人的各部件进行三维建模及虚拟样机的装配,并利用有限元分析软件Ansys Workbench对机器人在最危险工况下的结构强度进行仿真计算,包括静力学和动力学分析。仿真结果验证了机器人结构强度的可靠性,并在满足性能要求的前提下对机器人进行有限元拓扑优化以提高其负载-自重比,为相关机器人的设计提供了理论依据。     

基于拓扑优化的工业机器人大臂的轻量化设计与分析

为实现工业机器人轻量化、提高负载自重比和减少能耗的目标,以某20kg负载搬运工业机器人大臂结构为研究对象,对其进行了结构优化设计分析.通过构建动力学模型获得工业机器人大臂在极端工况下的关节载荷,对其进行静动态特性分析,找出可改进的薄弱部位,并对其进行拓扑优化和模型重构.结果 表明,在质量减轻8.67％的同时,变形、应力及振型频率均有不同程度改善.     

基于Adams对机器人减速器加速疲劳测试负载转矩的研究

精度和疲劳寿命是制约国产机器人减速器发展的重要因素，为了提高国产机器人减速器疲劳寿命测试的效率，选取合适的负载转矩进行加速寿命试验至关重要。为此，根据某种机器人减速器在工业机器人上工作的真实工况，经过计算与仿真，得到机器人减速器不失效情况下的最大负载转矩；以此为依据，完成了加速寿命试验。首先，利用SolidWorks软件搭建计算模型，计算最大静态转矩，初步选择合适的负载质量；然后，利用Adams软件模拟疲劳测试负载的摆动，得出负载转矩图象，根据最大静态转矩和最大动态转矩进行负载质量和转动加减速时间的调整，将二者组合设计正交试验，得出能够最高效率完成加速疲劳测试的负载质量和转动加减速时间，并通过试验验证了仿真计算的正确性。结果表明，负载静态转矩对于测试时间影响较大；机器人减速器在选取合适的负载质量和转动加减速时间后，测试时间明显缩短，提高了机器人减速器的测试效率。研究为机器人减速器的加速寿命试验提供了理论基础。     

搅拌摩擦焊工业机器人结构性能分析及实现研究

国外工业机器人搅拌摩擦焊已经应用阶段,国内还处于研究阶段。将负重能力为210 kg的ER210-C40机器人改造为搅拌摩擦焊机器人,利用有限元方法对其进行结构性能分析,在实际载荷条件下,机器人结构强度不能满足条件要求,所以必须采用其他方法以实现工业机器人搅拌摩擦焊。但用两台工业机器人同时加载的方法来实现生产线上的搅拌摩擦焊存在诸多不能解决的问题,因此必须采用负载能力更强的重载机器人来实现。     

低载荷工业机器人的虚拟设计

根据实际运行情况,利用三维造型软件,在虚拟状态下设计了一个能应用于弧焊、装配、上下料、包装、物料搬运等低载荷场合的工业机器人主体模型,同时使用有限元分析软件对低载荷工业机器人关键零部件的强度和刚度进行校核。软件求解得到的应力、变形分析结果,验证了该工业机器人关键部件的性能符合设计要求。     

码垛机器人关节结构的有限元分析及优化研究

针对大负载码垛机器人关节传动精度的问题,对四关节码垛机器人第二轴关节传动结构中起传递扭矩作用的齿轮轴进行了研究。对机器人装配过程中影响工业机器人运行精度的潜在因素进行了归纳,提出了改善齿轮轴受力情况的改进方法,降低了工业机器人在运行过程中齿轮轴与RV减速机之间产生预压力的可能性;利用SolidWorks软件建立机器人三维模型,采用ANSYS、ADAMS软件对机器人第二轴关节传动结构进行了分析;增设了轴承用于齿轮轴导向与支撑,并进行了仿真分析,对改进后的样机进行了重复定位精度测试。研究及测试结果表明:改进后的结构可改善齿轮轴的受力情况,减少因装配工艺、零部件误差等因素对机器人运行精度的影响,对关节型机器人的结构设计具有一定的借鉴意义。     

工业机器人末端执行器的柔顺示教研究

随着工业机器人应用越来越广泛,工业机器人被要求具有更高柔顺性的示教功能。提出一种柔顺示教的控制方法,以常用的20公斤级的工业机器人为研究对象,通过六维力传感器采集力信息,经过柔顺控制算法和基于位置的力位控制算法结合控制机器人,实现柔顺示教功能。先介绍了柔顺示教的硬件平台结构和软件结构,建立一个柔顺示教控制的模型,并利用该模型设计一个柔顺示教的控制算法,最后将笔作为机器人末端执行器并在白纸上画图案以验证示教的柔顺性。实验结果表明通过该柔顺示教控制,操作者可以对机器人末端执行器自由拖动,实现柔顺示教的功能。     

可重构模块化工业机器人构形及其静力学分析

可重构模块化工业机器人是机器人学研究领域中兴起的一个新的研究方向,其核心和基础内容是可重构工业机器人的模块划分和模块组合运动规划。分析可重构模块化工业机器人的特点,以50kg负载工业机器人为例,介绍了工业机器人模块的划分,结合课题所涉及的具体实例分别对工业机器人的各个模块进行了详细的叙述。采用基于SolidWorks的三维建模和基于ANSYS的结构性能分析相结合的方法,完成50kg负载工业机器人本体的构建,实现了工业机器人的可重构化。     

工业机器人轨迹精度力-位置复合补偿方法

工业机器人关节刚度较低,在外负载干扰下加工精度较低,阻碍机器人在加工系统中的进一步推广和应用。为解决该问题,提出一种力前馈控制-位置反馈控制复合补偿方法,其中力前馈控制可超前补偿由外部负载力引起的位置偏差,位置反馈部分用于补偿机器人内部因素导致的位置偏差。利用六维力传感器和激光跟踪仪构建了轨迹误差在线补偿闭环控制系统,进行轨迹精度在线补偿试验,验证该方法的轨迹误差补偿效果。综合考虑机器人因内部参数和外部环境因素引起的误差,提高机器人的轨迹精度,能够实现机器人的精准控制。试验结果表明,该方法具有较强的鲁棒性,在外负载下依然可保持较高的轨迹跟踪精度,200 N冲击载荷下路径轨迹误差峰值为0.082 mm,稳态误差为0.047 mm,为复杂工况下高精度机器人加工奠定了基础。     

机床上下料专用工业机器人结构优化设计

工业机器人是确保机床上下料运行效率和稳定性的基础,适用于大批量、高重复性的加工场景,而为优化其应用性能,文章将以工业机器人的结构构成和工作原理为研究基点,引入SolidWorks软件建构工业机器人的三维立体模型,透过对上下料机器人关键部件的静力学分析,确定结构设计的短板问题,并据此进行结构的优化设计,以提升工业机器人负载及应用性能。     

基于ANSYS的工业机器人腰关节结构分析

腰关节是机器人的基础,它支撑着大臂和小臂上的各运动部件,机器人末端执行器与腰转部件间的距离最大,腰转部件的惯性负载也最大。针对腰关节的结构特点和性能要求,采用基于Pro/E的三维建模和基于ANSYS的结构性能分析相结合的方法,对自主研发的工业机器人腰关节进行了结构静力分析和模态分析,对解决产品结构性能设计中存在的问题、缩短产品设计周期具有指导意义,改变了传统工业机器人设计方面的局限性,一定程度上丰富了工业机器人的设计方法。     

混联码垛机器人静力学分析

对国内各类码垛机器人结构进行分析,观察发现大部分码垛机器人的结构都采用串联机构,然而在一定条件下,串联机构稳定性差、承受负载能力较小、机器人运动学与动力学性能差;现采用混联机构来弥补串联机构上存在的不足。利用静力学方法将瞬时惯性力系转化为静力系,通过对机器人整体及其部分结构的力系平衡方程建立了机器人的静力学模型。并针对其关键零部件受力分析,进行实例计算和强度分析。结果说明该结构在受载条件下能够满足强度要求。     

全自动样品处理机器人控制系统的开发

在对全自动样品处理工业机器人控制系统技术进行探讨的基础上,从总体方案、硬件结构和软件设计三个方面,介绍了机器人控制系统的开发,并利用编程语言RAPID编制专属的指令集,满足具体生产应用的需要,系统经过实际生产检验,实现了设计要求。     

一种核管道机器人结构设计与驱动力分析

针对人工方式进行核电管道检测与维护存在效率低的问题,将管道机器人技术应用到核电站管道维护中,代替人工进行现场故障监测、异物探测和清理。设计了直径为300 mm的管道机器人的机械结构,分析了机器人在管道中的受力情况以及驱动特性。同时设计了一种全新的单电机全驱动机构,这种设计使机器人整体结构更为紧凑,提高了机器人行进速度以及驱动负载能力。并利用ADAMS动力学仿真软件对机器人驱动特性进行了研究和分析。结果表明,机器人的驱动能力能够满足实际作业需求,并且其驱动能力与摩擦系数、斜坡度有关;其中驱动力与摩擦系数成正比,即摩擦系数越大机器人的驱动力越大;驱动力与斜坡度成反比,即斜坡度越大驱动力越小。该研究结果可为后续机器人优化设计提供理论依据。     

工业机器人关节柔性特征研究

设计了六自由度工业机器人,对其关节柔性进行研究;根据其结构特点和负载情况,基于DH坐标理论建立了其刚性运动学模型和柔性运动学模型,分析研究了对关节柔性的影响因素,这里主要是受负载和机器人部件本身的重力影响,得到各关节的柔性变化量与负载和部件本身重力之间的数学关系,并得到各关节柔性变化量与上述因素对应的曲线图,对其进行研究和分析;最终得到机器人关节在整个工作空间中不同位置对应不同负载时所产生的柔性变形量。