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《东北大学》 2015年
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基于双电机驱动的机械手臂研究与设计

刘奇  
【摘要】:随着现代工业的迅猛发展,其自动化程度与精度要求越来越高。工业机器人在现代工业中提高自动化程度与精度的能力尤为突出。典型的工业机器人大都采用一台电机来驱动工业机器人关节的运动的方式,但在工业机器人系统中,传动间隙的存在对进一步提高工业机器人的运动精度有着比较大的影响。为了减小传动间隙对传动系统精度的影响,使得运动系统的传动精度进一步提高,本文提出了使用以双电机驱动为基础的驱动结构来减小甚至消除传动间隙,从而能够近一步提高运动系统的精度。以双电机作为工业机械手臂的驱动形式,对工业机械手臂的主要机械关节进行传动结构和机械结构的设计,并在以SolidWorks提供的三维建模环境下,对所设计的双电机驱动的机械手臂的建立了三维仿真模型。然后,运用机器人领域最通用的建模方法D-H方法,建立机械手臂的运动模型,进而在其运动模型中建立机械手臂的误差模型,通过MATLAB编制计算程序,对误差模型进行分析。最后,对双电机驱动系统中驱动电机输出力矩之间的关系进行分析,并给出驱动电机力矩与负载力矩之间的关系,依据现有工业机器人的运动参数和负载参数,对腰部关节、大臂和小臂的减速器和驱动电机进行了选择。本论文的主要研究内容如下:1、设计双电机驱动的机械手臂的主要关节,并通过SolidWorks软件对机械手臂进行三维建模,为后续的研究与分析提供便利条件。2、对传统的工业机械手臂的运动精度的影响因素进行分析,并运用机器人领域最通用的建模方法对机械手臂建立运动模型。然后,通过其运动模型建立该机械手臂的误差模型,并在MATLAB中对误差模型进行分析。3、根据过对双电机驱动系统中驱动电机输出力矩之间的关系,明确提出双电机驱动系统中驱动电机输出力矩与负载力矩之间的关系,依据现有工业机器人的运动参数和负载参数,对腰部关节、大臂和小臂的减速器和驱动电机进行了选择,为实际工程应用双电机驱动的机械手臂打下了良好的基础。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TP241

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