● 摘要
人力进行重物搬运是一项艰苦单调、效率低下的工作。开发设计一种大负载搬运机器人进行这种繁重乏味的搬运工作，具有很高的实用价值。针对于此，本实验室设计了一种大负载搬运机器人，它的结构采用了六连杆传动的垂直关节型，这种构型方式结构紧凑、速度快、工作范围大，但是其刚性较差，结构复杂，给运动学和动力学的研究带来很大困难。因此，需要利用一种简单、实用的分析工具进行运动学和动力学研究。虚拟样机技术是一种用于测量和检测机器人运动的非常有效的工具，利用这种技术可以代替费时费力的理论推导和物理样机实验，快速有效地为机器人的结构设计和控制系统设计提供有价值的数据。本论文利用MSC.ADAMS软件建立了大负载搬运机器人的虚拟样机，利用此样机对机器人进行了运动学与动力学仿真与分析，实现了机器人结构设计的优化和工作轨迹的优化。本文主要由四章组成。论文的第一章介绍了国内外大负载搬运机器人产品及其主要参数，对机器人运动学和动力学的研究方法进行了讨论，并讨论了虚拟样机技术在机器人设计阶段的辅助应用。在此基础上，确定了本论文需要重点解决的问题和主要研究内容。第二章建立了该搬运机器人的虚拟样机，利用ADAMS中曲线拟合的方法实现了机器人运动学反解。并在此基础上对机器人的搬运全过程进行了运动学仿真及分析。第三章重点讨论了机器人动态误差的产生原因及特征，并通过在虚拟样机上添加弹簧-质量-阻尼系统对这一动态特征进行了模拟。通过在一个ABB机器人上进行实验，验证了该方法的正确性和有效性。第四章中将ADAMS同数理统计软件JMP的实验设计模块相结合进行了机器人动力学的虚拟实验。利用实验得到的响应曲面对机器人的动态参数进行了预测，并根据预测结果提出了机器人设计的改进方案并对机器人的搬运轨迹进行了优化。通过以上工作发现，利用虚拟样机技术进行的机器人运动学和动力学仿真与分析的方法简单实用，所得到的结果是合理有效的，该方法能够有力的辅助课题中大负载搬运机器人的设计工作，可以很大程度的提高机器人的设计质量，缩短设计周期。