齿轮抓取机械手运动学建模与仿真
四电气与自动化四仲冰冰,等四齿轮抓取机械手运动学建模与仿真
Machine
Building
Automation ,Apr 2014,43(2):153~155,162
作者简介:仲冰冰(1987-),男,硕士研究生,研究方向为机械设计及理论三齿轮抓取机械手运动学建模与仿真
仲冰冰,张龙,孟庆爱,崔龙飞,庄文许
(南京理工大学机械工程学院,江苏南京210094)
摘一要:齿轮精整是利用数控精整冲床去除齿轮上毛刺以提高齿轮精度的一道工序,该工序需要将齿轮放置在冲床工作台的指定位置,且具有较高的定位精度三为了实现生产的自动化,提高生产效率,减少因人工疲劳所导致的危险事故,设计了一种齿轮抓取机械手来代替人工完成齿轮的放置并保证定位精度三分析了机械手各个运动构件与末端执行器在空间的位置关系,利用D -H 法建立了机械手的坐标系,并在连杆坐标系简图的基础上,利用齐次坐标变换对机械手进行运动学建模三为机械手的运动规划和控制奠定基础三关键词:机械手;运动学;仿真
中图分类号:TP241;TP391.9一一文献标志码:A一一文章编号:1671-5276(2014)02-0153-03
Gear Crawling Robot Kinematics Modeling and Simulation
ZHONG Bing-bing,ZHANG Long,MENG Qing-ai,CUI Long-fei,ZHUANG Wen-xu
(Shool of Mechanical Engineering ,Nanjing University of Science and Technology ,Nanjing 210094,China )
Abstract :Gear finishing is the procedure in which NC working punching machine is used to remove the gear burrs etc ,but the gears
need to be accurately placed at the appointed position of the punching worktable.To realize the production automation ,boost pro-ductivity and reduce the accident caused by tiredness ,a gear finishing robot is designed to replace workers to complete the gear pla-cing and guarantee the positioning accuracy.In order to study the dubiety between each moving elements and the hand of the robot in the space ,D -H method is used to get the kinematic modeling.Based on the con -rod coordinate system sketch ,the homogene-ous coordinate transformation is used to solve the positive problem of robot kinematics ,which lays the foundation for the trace pro-gramming and simulation later.
Keywords :robot ;kinematics ;simulation
0一引言
工业机器人,又称机械手,是在现代自动化生产设备中应用比较广泛的机械装置三它可以接受人类指挥也可以按照预先编排的程序运行,在现代化工业生产中扮演着重要角色,它被广泛地应用到各种自动化生产线上,代替人做某些单调二重复二时间长或工作环境危险恶劣的作业,如喷涂二冲压二塑料制品成型二热处理二焊接二以及在原子能工业部门搬运等操作三在许多工业生产中,由于机械手的运用,加工产品的品质和效率都得到了很大的提高,这是
一次新的技术革命[1]三
齿轮抓取机械手用在某数控齿轮精整冲床上代替人
工实现齿轮的抓取和放置,不仅可以保证齿轮放置位置的精度,而且可以提高工作效率,并可减少人工疲劳等原因导致的人身安全问题三本文以某项目的齿轮抓取机械手为科研背景,对其进行运动学和动力学建模与仿真,为机械手的设计和研制提供理论依据,对工业机械手的发展具有重要的现实意义三其整体结构模型如图1三
1一运动学建模
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1 手爪;
2 步进电动机;
3 小臂;
4 步进电动机;
5 大臂;
6 步进电动机;
7 肩关节;
8 底座
图1一齿轮抓取机械手整体结构示意图
1.1一机械手连杆变换矩阵及其乘积
D -H 坐标系的建立:机器人是多连杆多自由度的机
械系统,为了便于对其进行研究分析,首先要讨论相邻连杆之间的运动关系三为了方便对机器人各杆件进行建模和分析,可以通过对关节链中的每一杆件建立坐标系进行三denavit 和hartenberg 于1955提出的D -H 方法,其规
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