二自由度机械手动力学方程

五自由度机械手

第3 8卷第 2期Vl _8 NO. O 3 1 2

河

北

工

业

大

学

学

报

20 0 9年 4月Ap i20 rl 09

J OU RN AL F HEBEIUN I O VERSI TY F TECHN 0LO GY O

文章编号： 10—3 3(0 9 20 3.5 72 7 2 0 )0 .020 0

五自由度机械手动力学分析与仿真刘淑英，张明路，韩慧伶(河北工业大学机械工程学院，天津 3 0 3; . 1 0 10 2空军航空大学吭空机械工程系，吉林长春 10 2 ) 302

摘要

针对五自由度机械手，基于 L ga g arn e方程建立了五自由度机械手的动力学模型，通过 UG建立实体仿真

模型，利用 UG与 A MS良好的接口直接导入 AD DA AMS建立了虚拟样机，并且进行了动力学仿真，得出了各关节转角和关节力矩的关系曲线，分析了末端机械手速度对各关节力矩、角速度和角加速度的影响，这对提高机械手的设计性能、减少研发时间提供了帮助，并为机械手的控制分析打下了基础. 关键词五自由度；移动机械手；动力学；建模；仿真T 4 H2 1文献标识码 A 中图分类号

S u y a d S mu a i n o n m i so - t d

五自由度机械手

第3 8卷第 2期Vl _8 NO. O 3 1 2

河

北

工

业

大

学

学

报

20 0 9年 4月Ap i20 rl 09

J OU RN AL F HEBEIUN I O VERSI TY F TECHN 0LO GY O

文章编号： 10—3 3(0 9 20 3.5 72 7 2 0 )0 .020 0

五自由度机械手动力学分析与仿真刘淑英，张明路，韩慧伶(河北工业大学机械工程学院，天津 3 0 3; . 1 0 10 2空军航空大学吭空机械工程系，吉林长春 10 2 ) 302

摘要

针对五自由度机械手，基于 L ga g arn e方程建立了五自由度机械手的动力学模型，通过 UG建立实体仿真

模型，利用 UG与 A MS良好的接口直接导入 AD DA AMS建立了虚拟样机，并且进行了动力学仿真，得出了各关节转角和关节力矩的关系曲线，分析了末端机械手速度对各关节力矩、角速度和角加速度的影响，这对提高机械手的设计性能、减少研发时间提供了帮助，并为机械手的控制分析打下了基础. 关键词五自由度；移动机械手；动力学；建模；仿真T 4 H2 1文献标识码 A 中图分类号

S u y a d S mu a i n o n m i so - t d

平面二自由度机械臂动力学分析

[摘要] 机器臂是一个非线性的复杂动力学系统。动力学问题的求解比较困难，而且需要较长的运算时间，因此，这里主要对平面二自由度机械臂进行动力学研究。本文采用拉格朗日方程在多刚体系统动力学的应用方法分析平面二自由度机械臂的正向动力学。经过研究得出平面二自由度机械臂的动力学方程，为后续更深入研究做铺垫。

[关键字] 平面二自由度 机械臂 动力学 拉格朗日方程

一、介绍

机器人是一个非线性的复杂动力学系统。动力学问题的求解比较困难，而且需要较长的运算时间，因此，简化解的过程，最大限度地减少工业机器人动力学在线计算的时间是一个受到关注的研究课题。

机器人动力学问题有两类：

(1) 给出已知的轨迹点上的

，即机器人关节位置、速度和加速度，求相应的关

节力矩向量Qr。这对实现机器人动态控制是相当有用的。

(2) 已知关节驱动力矩，求机器人系统相应的各瞬时的运动。也就是说，给出关节力矩向量τ，求机器人所产生的运动

。这对模拟机器人的运动是非常有用的。

二、二自由度机器臂动力学方程的推导过程

机器人是结构复杂的连杆系统，一般采用齐次变换的方法，用拉格朗日方程建立其系统动力学方程，对其位姿和运动状态进行描述。机器人动力学方程的具体推

第七章 刚体力学

§7.5 刚体平面运动的动力学§7.5.1 刚体平面运动的基本动力学方程 §7.5.2 作用于刚体上的力 §7.5.3 刚体平面运动的动能 §7.5.4 滚动摩擦力偶矩 §7.5.5 汽车轮的受力汽车的极限速度

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结束

第七章 刚体力学

§7.5 刚体平面运动的动力学§7.5.1 刚体平面运动的基本动力学方程平面运动 = 平动+定轴转动1.求质心的运动 刚体作平面运动，受力必是平面力 F m a 根据质心运动定律 i c 直角坐标系中的分量式

(7.5.1)

F

ix

macx

F

iy

macy

Fi — 所有外力的矢量和,上页

m — 刚体的质量.下页 返回 结束

第七章 刚体力学 2. 刚体绕质心的转动 在质心系中刚体作定轴转动. 选质心坐标系 Cx’y’z’ ,设z’为过质心而垂直于固 定平面的轴. 在质心系中

M 外i ' M 惯

dLz ' dt

M外i’ — 外力对质心的力矩, M惯 — 惯性力对质心力矩. 又 M惯= 0dL'z d( I zc z ) I zc z dt dt上页 下页

黑 龙 江 科 技 学 院 毕 业 设 计 (论 文) 说 明 书

目 录

第一章

引言 …………………………………………………………………2 1.1 机械手的分类 …………………………………………………2 1.2 机械手的组成 …………………………………………………5 1.3 应用机械手的意义 ……………………………………………7

第二章 总体技术方案及系统组成

2.1 原始数据 ………………………………………………………8 2.2 工作要求 ………………………………………………………8 2.3 系统组成 ………………………………………………………9 2.4 总体技术方案 …………………………………………………9 2.4.1 动作分析 …………………………………………………10 2.4.2 手部 ………………………………………………………10

第三章 机修手的液压部分

3.1 液压系统的工作原理……………………………………………12 3.2 液压传动的工作特性……………………………………………12 3.3 液压系统的组成 ………………………………………………12 3.4 液压系统的优,缺点

六自由度机械手

机械设计课程设计说明书

六自由度机械手

上海交通大学机械与动力工程学院

专业 机械工程与自动化

设计者： 李晶（5030209252）

李然（5030209316） 潘楷（5030209345） 彭敏勤（5030209347） 童幸（5030209349）

指导老师: 高雪官

2006.6.16

1

六自由度机械手

前言

在工资水平较低的中国，制造业尽管仍属于劳动力密集型，机械手的使用已经越来越普及。那些电子和汽车业的欧美跨国公司很早就在它们设在中国的工厂中引进了自动化生产。但现在的变化是那些分布在工业密集的华南、华东沿海地区的中国本土制造厂也开始对机械手表现出越来越浓厚的兴趣，因为他们要面对工人流失率高，以及交货周期缩短带来的挑战。

机械手可以确保运转周期的一贯性，提高品质。另外，让机械手取代普通工人从模具中取出零件不仅稳定，而且也更加安全。同时，不断发展的模具技术也为机械手提供了更多的市场机会。

可见随着科技的进步，市场的发展，机械手的广泛应用已渐趋可能，在未来

串联手臂式机器人设计与分析

摘 要

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词：机器人，示教编程，伺服，制动

串联手臂式机器人设计与分析

ABSTRACT

In the modern large-scale manufacturing in

串联手臂式机器人设计与分析

摘 要

在当今大规模制造业中，企业为提高生产效率，保障产品质量，普遍重视生产过程的自动化程度，工业机器人作为自动化生产线上的重要成员，逐渐被企业所认同并采用。工业机器人的技术水平和应用程度在一定程度上反映了一个国家工业自动化的水平，目前，工业机器人主要承担着焊接、喷涂、搬运以及堆垛等重复性并且劳动强度极大的工作，工作方式一般采取示教再现的方式。

本文将设计一台四自由度的工业机器人，用于给冲压设备运送物料。首先，本文将设计机器人的底座、大臂、小臂和机械手的结构，然后选择合适的传动方式、驱动方式，搭建机器人的结构平台；在此基础上，本文将设计该机器人的控制系统，包括数据采集卡和伺服放大器的选择、反馈方式和反馈元件的选择、端子板电路的设计以及控制软件的设计，重点加强控制软件的可靠性和机器人运行过程的安全性，最终实现的目标包括：关节的伺服控制和制动问题、实时监测机器人的各个关节的运动情况、机器人的示教编程和在线修改程序、设置参考点和回参考点。

关键词：机器人，示教编程，伺服，制动

串联手臂式机器人设计与分析

ABSTRACT

In the modern large-scale manufacturing in

机电一体化系统设计课程设计 设计题目： 内 装：

1. 设计说明书 2. 装配图 3. 控制电路原理图 4. ……. 专 业： 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 成 绩：

福建农林大学机电工程学院

机电一体化系统设计课程设计说明书

设计题目： 学 院： 专业年级： 学 号： 学生姓名： 指导教师：

年 月 日

一、机械手的概述 .................................................................................................... 1 1.1 机械手的组成和分类 ..........

龙源期刊网 http://www.qikan.com.cn

四自由度机械手的设计

作者：刘东

来源：《科技与创新》2014年第23期

近年来，机器人的开发不仅越来越优化，而且涵盖了许多领域，应用范畴也十分广泛。在工业中，自动控制系统有着广泛的应用，例如数控机床、智能机器人、计算机系统、模糊控制等。而工业机器人是相对较新的电子设备，它正在改变现代化工业的面貌。在某些劳动环境极其恶劣的条件下，就可以使用机器人来代替人力工作。下面所介绍的机械手就是为降低工人劳动强度，提高劳动效率、产品质量和经济效益而设计的。四自由度的机械臂具有三个旋转关节和一个平移关节，末端安装有一个能够抓取物体的电磁手爪。 1; 机械手的总体设计 1.1; 机械手基本形式的选择

常见的工业机械手根据手臂的动作形态，按坐标形式大致可分为直角坐标型机械手、圆柱坐标型机械手、球坐标（极坐标）型机械手和多关节型机机械手。其中，由于圆柱坐标型机械手结构简单紧凑，定位精度较高，占地面积小，因此，本设计采用圆柱坐标。机械手搬运物品如图1所示。在图1中，机械手的任务是将传送带A上的物品搬运到传送带B. 图1; 机械