基于数值模拟技术的SCARA机器人本体设计与优化

SCARA机器人被广泛应用于制造业,要求其重量轻、精度高、刚度大、动作迅速。利用数值模拟技术对SCARA机器人进行结构和电机参数优化设计。首先利用仿真分析软件Radioss分析SCARA机器人极限载荷下的静刚度;然后利用Optistruct软件对SCARA机器人进行结构轻量化设计,根据优化结果调整SCARA机器人第一臂结构;最后利用Adams软件对优化后的SCARA机器人进行虚拟样机仿真,获得其最优的电机和减速机参数,为SCARA机器人电机选型提供依据。     

SCARA机器人大臂结构模态分析与拓扑优化

选择顺应性装配机器手臂(SCARA)在水平面内运动速度快、重复定位精度高。为优化SCARA机器人大臂机械结构性能,减轻大臂重量,采用了模态分析与拓扑优化相结合的方法。首先建立SCARA机器人大臂三维模型,导入到有限元分析软件ANSYS Workbench中作静力学分析和模态分析,得到前6阶固有频率和振型结果;然后,利用拓扑优化方法为大臂去除材料的优化方向提出建议,重新设计大臂的优化结构并计算优化结构的模态参数;最后,对比优化前后模态参数结果,证明优化后的结构在减轻大臂重量的同时提高了大臂的机械性能。     

新型白车身焊接定位单元设计及力学分析

针对传统焊接定位单元占用车身输送系统空间,可能造成的空间干涉,提出一种基于SCARA机器人的新型焊接定位单元方案设计。该方案采用类似SCARA机器人的旋转结构和可以伸缩的滚珠丝杠升降机解决这一问题,并对旋转臂用Workbench进行力学分析,从而证明结构的合理性和方案的可行性。     

立柱式SCARA型码垛机器人设计与分析

针对中小型货物搬运,设计了一种立柱式SCARA型码垛机器人,可实现一转动、三平移的4自由度运动。设计了SCARA码垛机器人的结构模型,采用D-H矩阵理论推导了其运动学正解模型。机器人的可达工作空间为以臂长和为半径、以移动行程为高度的圆柱体,以工作空间要求为目标,确定了机器人机构的相关几何参数。采用UG对码垛机器人进行三维实体建模,采用ANSYS Workbench软件对其进行静态分析,得到大臂、小臂的应变图。结果表明该机器人的结构强度和应变量满足使用要求,为整体结构的优化设计提供了依据。     

一种基于视觉测量的SCARA机器人标定方法

为提高SCARA机器人的精度，以SCARA机器人的零点标定方法为研究对象，校正因机械加工误差、装配间隙误差和零件磨损等因素造成实际臂长与设计臂长的偏差，还有因SCARA机器人的大小臂没有完全重合在一条直线上造成实际零点位置与理论位置的偏差。通过相机和图像识别技术，精确地定位出标定器上两个辅助点的位置，依据SCARA机器人的正反解和两点法标定的方法，以此标定出零点的实际位置和机器人大小臂的实际长度。所提出的SCARA机器人零点标定方法操作简单，精度较高，与一般的零点标定方法相比，该方法不需要依靠昂贵的设备，能满足大部分情况下机器人的工作要求。实验结果表明，经过标定后，机器人的位置误差在0.06 mm以内，大臂的长度误差在0.03 mm以内，小臂的长度误差在0.025 mm以内。     

SCARA机械臂的仿真振动分析及振动测试

以SCARA机械臂为研究对象,通过建立SCARA机械臂的三维模型,利用ANSYS软件和ADAMS软件对其进行模态分析和动力学分析,得到机械臂的振动特性以及振动最薄弱的部位;再通过实验进一步验证了仿真结果的有效性,SCARA机械臂底座在振动中的变形最大,加速度幅值变化最大;最后针对振动最薄弱部位提出振动被动控制方案,对底座截面尺寸进行优化,使其变形和振幅得到一定改善。该研究为设计更高精度SCARA机械臂和多变工况下SCARA机械臂的动力学设计、减振延寿和性能改进等问题提供更有效的理论与技术支持。     

SCARA机器人的拉格朗日动力学建模

以SCARA型四自由度机器人为研究对象,采用Denavit-Hartenberg方法建立SCARA机器人的运动学模型,重点使用拉格朗日公式法对SCARA机器人的动力学模型进行了详细地推导,并得出SCARA机器人的动力学方程。同时归纳使用拉格朗日公式法推导机器人动力学模型的一般方法,该方法适用于其他构型机器人的动力学建模。最后对机械臂动力学方程的一般形式进行解析。使用拉格朗日公式法获得准确的机器人动力学模型可以为机器人的结构设计、关键件的选型以及控制器的设计和仿真提供依据。     

单臂SCARA真空手运动学建模与仿真

由于SCARA机器人水平运动方向上柔性高,而垂直运动方向刚度强,被广泛应用于搬运作业。针对单臂SCARA真空手运动学建模问题,建立了基于robot工具箱的机械臂仿真实验平台。单臂SCARA机器人具有3个自由度,可实现水平、圆周和垂直运动。首先利用MDH法对其运动过程进行了仿真,从正解、反解两个方面对模型进行了运动学描述。然后验证了正、逆运动学求解SCARA机械手模型的正确性。最后提出了一种几何运动学建模的方法,简化了运动学计算过程的复杂性。经仿真平台实验结果表明,该仿真平台系统能够有效的模拟实际现场的运动状态。     

SCARA机器人的结构动态设计与改进

设计了一种SCARA机器人,借助ANSYS软件对主要受力零件进行了结构动态设计.针对调试过程中机械臂出现的抖振现象,经动态分析后对结构作了改进.     

SCARA机器人的自适应迭代学习轨迹跟踪控制

为了减小执行重复运动任务机器人的末端位置误差,提出了自适应迭代学习轨迹跟踪控制算法。根据拉格朗日方程得到SCARA机器人的动力学模型,设计了控制力矩的迭代算法,利用Lyapunov函数对该算法的稳定性进行了理论证明,搭建了具有典型机械结构的SCARA机器人实验平台。通过实验验证了自适应迭代学习控制算法能有效减小SCARA机器人的末端位置误差,具有较强的可执行性。     

基于ADAMS的SCARA机器人的振动特性分析

以SCARA机器人为研究对象，在ADAMS软件中建立SCARA机器人的三维模型，对其进行振动特性分析，通过分析加速度得知机器人哪个部位比较薄弱，从而得知机器人在工作过程中容易发生故障的部位，可以对其故障加以预防并减少机器故障带来的损失。对研究在复杂工作环境中运作的高精度SCARA机器人的故障诊断及预防提供理论与技术支持，并且可以应用于其他机器人故障诊断中。     

多关节单创口腹腔微创手术机器人设计

设计了一种基于模块化的多关节单创口腹腔微创手术机器人,由机械臂和动力部分组成,机械臂包含一个连接架和两条结构相同的手臂,安装在一个4个自由度的SCARA机器人的末端上。涉及的机器人能够在病人腹腔内部组合,并且采用双臂协同操作,每条手臂(含刀头)具有3个自由度,使得手术操作更加灵活和精确。还对该机械臂进行了正运动学和逆运动学的分析,经过仿真计算表明该机器人针对腹腔可以实现单创口手术的基本动作,且创口直径仅为12mm左右,基本满足腹腔微创手术的操作要求,验证了该设计的合理性和可行性。     

基于ANSYS的混联码垛机器人主要部件受力分析

一种混联码垛机器人主要由大臂和小臂组成,大臂的摆动与俯仰运动采用2-UPS/U并联构型来实现,小臂串联在大臂上。混联机器人整体刚度好、稳定性好,但并联结构的受力情况较复杂,因此需要对主要部件进行受力分析。采用ANSYS软件对混联码垛机器人的主要部件进行了受力分析,并制造了样机进行验证。     

本期导读

<正>关键词一SCARA机器人P01随着劳动力成本的上升及工业机器人技术的发展,工业机器人被越来越多的应用于制造业。SCARA机器人因其具有动作快、精度高、部件少、可靠性高等特点,被广泛应用于高效率的装备、焊接、密封和搬运等领域。《基于数值模拟技术的SCARA机器人本体设计与优化》一文利用数值模拟技术对SCARA机器人进行结构和电机参数优化设计,能为其设计和优化提供重要依据。     

高速轻型SCARA机器人的机械结构及控制系统研究进展

为了满足小型工业产品高速、精确、稳定的抓取、装配等使用要求,SCARA机器人应运而生。首先从SCARA机器人构型原理出发,分别从驱动布置方式、零部件优化以及动力学分析等角度,详细地阐述SCARA机器人本体的研究现状,然后从SCARA机器人的控制策略出发,分别从运动学分析、参数辨识以及控制方法等角度,阐述SCARA机器人控制系统的发展趋势,并且指出未来SCARA机器人的发展需要解决的一些关键问题。     

基于PMAC的SCARA机器人及其控制系统

文章介绍了一种基于PMAC运动控制器的机器人及其关节控制系统,并对SCARA机器人进行逆运动学的分析,最后介绍了该机器人控制平台软件的结构和开发过程.     

关节半解耦6自由度服务机器人的设计与运动学研究

针对目前国内外服务机器人机械臂鲜有解耦关节的现状,设计了一款关节部分解耦的6自由度服务机器人机械臂样机。根据自由度部分解耦的特点,提出了一种在机械臂末端关节d_6≠0的情况下推导运动学逆解的新算法,该算法在运动学逆解的推导过程中避免了大量逆矩阵的计算问题。通过运动学正逆解的求解验证及仿真试验,验证了文中逆运动学算法是正确有效的。文中设计的服务机器人在结构上吸收了SCARA机器人的优点且具有满自由度,提出的运动学算法对其他机器人实际应用中应对d_6≠0时的逆运动学求解具有积极的研究参考价值。     

一种新型工业机器人设计及运动仿真分析

针对传统SCARA机器人和六关节机器人运动范围不足和成本高等缺点,提出了一种新型工业机器人结构,同时结合SCARA和六关节机器人的优点,将SCARA机器人末端升降结构设置在新型工业机器人的第二关节部,用来增加机器人运动空间。另外,利用导轨保持机器人运行刚性,保证机器人运行精度。最后利用Motion软件对新型工业机器人进行运动学仿真,得出机器人运动扭矩图,为机器人伺服电机、减速机选型以及样机生产提供参考依据。     

基于酒包生产线的SCARA机器人运动学分析

以酒盒包装的实际生产线为生产背景,对生产线上SCARA机器人的动作过程进行了阐述.以该机器人为研究对象,通过ADAMS对机器人进行了运动学分析.根据D-H参数法对机器人的T矩阵进行了推导,并通过该机器人机械臂的位移、速度及加速度曲线讨论了机器人的运动性能,结果表明该机器人具有良好的运动学性能,在酒盒生产线上具有良好的应...     

含丝杠连杆驱动机构的机器人操作臂广义雅可比

对机器人轨迹规划问题中驱动空间与操作空间的转换关系进行了研究 ,提出广义雅可比概念 ,并给出一种广义雅可比计算方法。针对一种SCARA型含有丝杠连杆驱动机构的操作臂 ,推导出了其广义雅可比