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310

作者：

尹逊敏

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摘要：

本文结合当前国内外助力机械手的发展状况,设计了一种可移动关节式助力机械手.该助力机械手分为空载工作状态和负载工作状态,并且可识别机械手臂上是否有载荷来自动切换工作状态.助力机械手在结构上采用多关节设计,在大臂和小臂上分别安装有气动平衡装置,通过大臂和小臂的共同平衡作用可实现不同重量物料的重力平衡,使物料在三维空间中处于"浮动"状态,达到随位平衡的效果,适用于物料的准确移载操作. 首先,根据国内外助力机械手的发展现状和研究水平,对当前主流的助力机械手进行了研究比较,提出了可移动关节式助力机械手的想法.结合设计要求,对不同的结构方案进行了选择.根据设计的方案,利用Solidwork三维模型软件对零部件进行参数化建模,并且将每个零部件赋予材料属性,根据装配关系进行装配,得到助力机械手的三维虚拟样机,并用蒙特卡罗法对其工作空间进行仿真分析.其次,根据整体的结构尺寸,利用MATLAB软件,以气缸驱动力的最小化为目标,借助非线性规划遗传算法对助力机械手大臂和小臂的平衡装置分别进行优化设计,获得最优的安装参数,并输出了动态平衡的状态下,满载200kg时,其大臂气缸和小臂气缸的工作压强的变化图形.针对助力机械手负载端力臂不断变化的随位平衡问题,提出了气压传动系统方案和控制方案,并对其进行分析和设计.运用Adams软件完成了助力机械手的动力学仿真,得到了助力机械手关键位置接触力变化曲线图,并对其进行分析.最后,结合Adams动力学仿真的结果,将机械手的关键受力零件导入ANSYS Workbench进行静力学分析,得出应力,应变和位移云图,验证是否达到强度要求.

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关键词：

助力机械手 平衡装置 优化设计 仿真分析

学位级别：

硕士

学位年度：

2018