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机器人机械臂设计论文

2023-12-08 16:07 来源:学术参考网 作者:未知

机器人机械臂设计论文

机械论文参考文献

在学习和工作中,大家都有写论文的经历,对论文很是熟悉吧,通过论文写作可以提高我们综合运用所学知识的能力。怎么写论文才能避免踩雷呢?以下是我收集整理的机械论文参考文献,仅供参考,大家一起来看看吧。

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二自由度机械臂的鲁棒轨迹跟踪控制实验中你遇到了哪些问题,是如何解决的?

随着新兴技术的不断发展,机械臂的新型应用在各个领域得到推广,对于高性能,高精度的机械臂需求越来越迫切.当机械臂系统存在建模误差和外部干扰的时候,一般的控制器鲁棒性不强,难以实现高精度的控制.

如何解决这类机械臂的控制器设计问题成为一个热门的课题,吸引了广大学者的关注.论文围绕机械臂的强鲁棒性控制器设计与实现,开展了一系列的研究工作,包括机械臂系统平台的搭建,机械臂数学模型的建立,机械臂控制器的设计等.论文的主要内容概括如下:首先,自主设计了机械臂系统的软硬件平台.硬件部分,利用伺服电机手工搭建了一个二自由度的机械臂,并且基于STM32系列芯片完成了控制主板的设计,包含原理图绘制和PCB制作.软件部分,对机械臂控制系统进行了合理的架构,并且基于MFC设计了一套机械臂上位机控制软件,用于系统调试和绘制实时的系统跟踪控制曲线.然后,针对二自由度机械臂系统平台,建立了运动学和动力学模型.

采用几何分析的方法,简要描述了机械臂的运动学关系.参考了机器人建模相关的文献,基于拉格朗日建模方法,给出了一般的机械臂动力学数学模型.考虑到机械臂建模误差和外部干扰的问题,对机械臂动力学模型进行了改进,引入系统的建模误差项和外部干扰力矩项.其次,基于神经网络干扰观测器完成了机械臂跟踪控制器的设计.利用神经网络干扰观测器估计系统的复合扰动

碳纤维机器人臂杆制作过程中的铺层工艺

碳纤维复合材料是建造高性能机器人的理想材料之一,目前世界上发达国家的空间机器人和大型机械臂多由此种材料制作而成。碳纤维复合材料具有优良的物理特性,它的比强度高,比刚度大,力学性能可以通过设计进行控制改变,而且其在不同温度中变形极微。

以往的工业机器人是由钢和铝制成的,一个一米长的铝结构机械臂杆件,在室温变化12℃的环境里,杆件变化0.13mm,这将大大影响机器人的精度。对高模量碳纤维复合材料来说,如果优化设计纤维的铺层和方向,却可以达到近似零热变形的设计效果,这是普通金属材料无法实现的。

对于给定的机器人运动(具有一定的载荷,在一定的速度下),末端操作器的弹性动力学响应、机械精度、重复性、末端操作器的稳态时间等特性都受到结构部件的质量、刚度、阻尼特性的影响。从力学方面分析,减少质量将降低惯量,提高操作速度;增加刚度将降低挠度;增加材料的阻尼将减少稳态时间。通过设计,合理地选择机械臂的材料特性和几何尺寸,适当选择变量,通过这些特性的改进将有利于提高控制精度。

我们在使用碳纤维复合材料制作机械臂时发现,碳纤维复合材料的铺层方式对上述机械臂的耐热性和力学性能产生直接影响。因此,下面将以无锡威盛新材料科技有限公司(简称:威盛新材)的碳纤维机械臂生产为案例,对该问题作一个简单的分析和说明。

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无锡威盛新材料科技有限公司的科研团队主攻碳纤维复合材料的研发和生产已有十多年的时间,特别是在碳纤维机械臂的应用方面,是属于国内起步较早、发展较快的一家碳纤维装备制造商。其为哈尔滨某知名机器人制造企业制造的机械臂已进入批量生产环节,在行业内具有一定的影响力,在机械臂的生产制造方面也有许多经验可供借鉴。在制作机械臂时,威盛新材对碳纤维复合材料的铺层处理,主要是根据机器人的性能需求,确定碳纤维复合材料的铺层方向、铺层的顺序和铺层总层数。

1、根据载荷的主方向设定铺层方向

过多的铺层角度取向会给设计工作以及制件成型增加复杂度,所以在满足设计要求的情况下尽可能减少铺层方向数,在铺层设计时,铺层角度一般多选取0°、+45°、-45°、90°这四种,对于其它特殊情况则需另案处理。如果需要将复合材料层合板设计成为准各向同性的,可以用60°的铺层方向(60/0/-60)s,对于使用缠绕工艺制造的制件来说,则不受这些限制。

在实际操作中,角度取向需要根据所承担载荷的类型来选择,即为了最大程度的利用纤维在轴向上的高性能,纤维铺设方向要根据载荷的主方向设定,在点应力状态,角度为0°的铺层对应正应力,角度为±45°的铺层对应剪应力,角度为90°的铺层是用来保证在复合材料制件的径向上有足够的正压力,若复合材料制件承受的载荷以拉压载荷为主,那么铺层方向应该选择拉压载荷的方向;若复合材料制件承受的载荷以剪切载荷为主,那么铺层之中要以+45°和-45°成对铺设为主;若复合材料制件所承受的载荷情况复杂,同时包括多种载荷,那么铺层设计时以0°、±45°、90°多方向混合铺设。

2、调整铺设方式增加碳纤维复合材料的整体性能

为了避免复合材料机械臂制件的基体在各方向上承受载荷,对于选择0°、+45°、-45°、90°四种基本铺层方式铺层的复合材料制件,每一个方向的铺层数占总铺层数的百分比应不小于6%-10%。

在具体铺设时,一般复合材料制件的铺层均采取对称均衡铺设。对称均衡铺设的特点就是在整体的铺层之中,上下铺层关于中间面对称,如果需要设计成非对称均衡铺层,应将这类非均衡或是非对称的铺层布置于靠近整体铺层中间的位置,这种方式能有效避免复合材料制件经历拉-弯耦合、拉-剪耦合之后发生翘曲形变。

在铺设的顺序上还应注意两个方面:第一,为了减少按照相同的方式铺放的相邻两层分层开裂的可能性,一般连续的相同铺层不超过四层,对性能要求更高的复合材料制件不超过两层;第二,为了降低机械臂的层间应力,在使用上述四种铺层角度时,应该尽量将0°层或者90°层布置在±45°层中间,将﹢45°层或者是-45°层布置在0°层与90°层中间。

3、铺层总厚度要兼顾外部尺寸和内部空间

为了不减工业机器人原有的自由度,并保证其原有性能,碳纤维复合材料机械臂在设计时,要维持外部尺寸大小不变,机械臂的内部同时要给布线以及控制电路的安装留有足够的空间,所以机械臂的壳体厚度要在一定的区间内,下限是维持原有性能的最低值,上限是不超过原铸铁结构臂厚度。

通过威盛新材批量生产出的机械臂案例可知,该碳纤维复合材料机械臂制造成本大约是铸铁机械臂的5.5倍,但是在满足工业机器人性能要求的前提下,碳纤维复合材料机械臂要比铸铁机械臂重量减轻72%,机器人的动力学性能因而得到显著提升,同时能耗明显降低。使用碳纤维复合材料替代传统的钢和铝制作机械臂对提升工业生产效率、节约能源保护环境等方面意义重大。我们也相信,随着我国对碳纤维复合材料的基本性能、典型结构、强度分析及成型工艺等方面研究的深入,碳纤维复合材料将在机器人制造中扮演着越来越重要的角色。

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谁有工业机器人局部环节的论文?比如手臂,腿弯了,等 有的话发我邮箱335197970@qq.com 谢谢了 急用!

你是要机械臂的论文还是基于平衡系统的机器人论文?需要篇幅是多大?
你说的太笼统了,如果需要基于某种平衡方程或者平衡判据的机器人的一部分这个不太可能有。不知道你要的到底是机器人还是机械臂,给你这几篇吧,都是中国期刊全文数据库检索中可以找到。
120kg负载工业机器人的开发 于殿勇; 李瑞峰; 孙立宁; 高晓辉 高技术通讯 2002-06-28 期刊
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