工业机器人动力学仿真及有限元分析

自1995年美国推出世界上第一台Unimate型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围内不断增长，焊接从一开始就是工业机器人应用最重要的领域之一，焊接机器人能显著提高焊接质量和工作效率，减轻工人的劳动强度，降低生产成本和对工人操作技术的要求，它的广泛应用和国产化、产业化，对实现我国在21世纪前半叶成为世界制造强国的目标具有非常重要的意义。本文针对一台6R焊接机器人，系统分析了其动力学性能和结构特性。

首先运用D-H方法，建立了该机器人的连杆坐标系，在此基础上，推导了机器人的运动学正反解、求解了机器人的雅可比矩阵；对机器人进行了详细的静力学、动力学分析：利用Robotic Toolbox和IMatlab编程实现了机器人的运动学可视化仿真，直观地反映了机器人各关节变量与末端位姿矩阵之间的关系，为机器人的三维图形仿真提供了参考；利用Matiab/Simulink建立了机器人的动力学仿真模型，编制了相应的Matlabi算程序，通过动力学仿真，得到了运动过程中机器人各关节驱动力矩的变化曲线，为合理选择驱动电机、轴承等关键零部件以及机器人的实时和最优控制提供了依据针对机器人操作机的机构优化设计，对机器人关键承载部件进行了分析和简化，建立了关键承载部件的有限元分析模型，选取了最危险的受力状况作为分析工况，对各部件进行了静力分析，得到了各部件的应力和位移分布，获得了各部件的最大变形，对机器入局部刚度进行了评价。

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