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1、ZSTUZhejiangSci-TechUniversity硕士学位论文Master’sThesis中文论文题目:码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究英文论文题目：ResearchOnKinematicsAnalysisAndResidualVibrationSuppressionOfRobotPalletizer学科专业：机械工程作者姓名：葛宏伟指导老师：史伟民完成日期：2015年12月20日浙江理工大学硕士学位论文码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究摘要机器人作为一种机电一体式的自动化生产设备，能够改善劳动条件、提高生产效率、提升产品质量，
2、因而被广泛地应用于生产和生活等各种领域。随着工业机器人技术的不断发展，码垛机器人作为一种搬运工具，是物流、搬运及码垛等行业中的关键设备，如何提高其控制精度和稳定性，已成为码垛机器人应用领域研究的热点问题，故针对码垛机器人的设计改进和性能研究便具有重要意义。四轴驱动串联型码垛机器人具有机身小、质量轻、动作灵活、工作空间大等优点，是工业应用中较为常见的类型。但此类型机器人是典型的柔性机构，在运动过程中会发生弹性变形，运动结束后柔性关节处存在残余振动，这会严重影响码垛机器人的定位精度和控制稳定性。本文以四轴驱动式串联型码垛机器人为对象，对其进行了运动学分析和
3、残余振动抑制等研究。首先，根据国内外码垛机器人的结构特征，确定码垛机器人的整体设计方案。使用SolidWorks软件设计出码垛机器人的机构模型，并以该模型为基础加工出码垛机器人的本体样机；以机构本体为骨架，安装控制系统，搭建码垛机器人的实验平台。其次，对码垛机器人进行运动学分析。采用D-H方法建立码垛机器人的运动学模型，并通过连杆变换矩阵及运动学方程完成运动学正逆解计算；基于MATLAB软件对码垛机器人进行工作空间分析和运动学仿真；基于VC++6.0编程和OpenGL技术编写码垛机器人的三维可视化仿真软件，通过人机界面交互，实现码垛机器人的运动控制与实
4、时仿真，即提供示教功能。最后，对码垛机器人进行残余振动抑制研究。利用拉格朗日函数推导出码垛机器人的动力学方程，并建立各驱动关节处的动力学模型；采用PID控制器实现对给定末端轨迹的跟踪控制；基于MATLAB软件对码垛机器人进行动力学计算；针对码垛机器人运动过程中各柔性关节处存在残余振动的问题，引进脉冲整形输入和最优整形输入两种抑制方法，并通过仿真与实验对脉冲整形输入的抑制效果进行验证。仿真与实验结果均表明脉冲整形输入能够很好的抑制残余振动，进而提高系统的控制精度和稳定性。关键词：码垛机器人；运动学分析；OpenGL显示；动力学分析；残余振动抑制I浙江理工
5、大学硕士学位论文码垛机器人的运动学分析与残余振动抑制研究AbstractRobots,asonekindofmechatronicsautomatedequipment,canimproveworkingconditions,increaseproductivityandraiseproductquality.Therefore,theyarewidelyusedinvariousfieldssuchasindustrialproductionanddailylife.Withthedevelopmentofindustrialrobotics,rob
6、otpalletizers,ashandlingtools,arethekeyequipmentinindustriessuchaslogistics,handingandstacking.etc.Sohowtoprovidetherobotpalletizerscontrolprecisionandstabilityhasbecomeahottopicinrobotapplication.Hence,howtoimprovetherobotpalletizers’structuredesignandperformancestudyisofgreats
7、ignificance.Fourshaftdriveseriesrobotpalletizerwiththeadvantagesofsmallbody,lightquality,flexibleaction,andlargeworkingspace,iscommoninindustrialapplication.However,thistypeofrobotisatypicalflexiblemechanism.Thus,theelasticdeformationswilloccurintheprocessofmovement,andafterthem
8、ovementtheresidualvibrationwillexistintheflexib
