基于有限元法的码垛机器人模态分析.pdf

《基于有限元法的码垛机器人模态分析.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、2015年4月机床与液压Mav2015第43卷第9期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．43No．9DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2015．09．023基于有限元法的码垛机器人模态分析田关子，何芳，王殿东(长江师范学院机械学院，重庆408000)摘要：介绍了码垛机器人的设计原理和总体结构。利用有限元分析软件COMSOL，以模态分析为理论基础，建立了码垛机器人的有限元模型，选择了码垛机器人3种典型的位姿，并对各阶固有频率进行了分析，得出各阶固有频率下的模态振型。结果表明：各种位姿的机器人的前六阶固有频率集中在15～130Hz之

2、间；小臂和前后大臂是主要的动态特性影响因素，可以通过适当的增加壁厚或者提高材料的刚度来进行改进；整个机器人的固有频率较低，可以通过优化手臂平行四边形机构来提高整体结构的刚度，从而提高机器的固有频率，改善其振动特性．关键词：码垛机器人；模态分析；固有频率；振动特性；COMSOL中图分类号：TP242．2文献标志码：A文章编号：1001-3881(2015)9-080—4ModalAnalysisofDestacking-RobotBasedOilFiniteElementMethodTIANMeizi．HEFang．WANGDiandong(CollegeofMecha

3、nicalEngineering，YangtzeNormalUniversity，Chongqing408000，China)Abstract：Thedesigningprincipleandtheoverallstructureofthedestacking—robotwerepresented．Basedonthemodalanalysistheory，thefiniteelementmodel(FEM)oftherobotwasestablishedbythefiniteelementanalysissoftwareofCOMSOL．Threetypicalpo

4、seoftherobotwereselected，andthenaturalfrequencyineachorderwasanalyzed，toobtainthemodalshapeofit．Theresultsshowthattheinitialsixthordernaturalfrequencyoftherobotunderthethereposeiscenteredfrom15Hzto130Hz．Thesmallalq'nandbigaimarethemaininfluentialfactorsofdynamiccharacteristic，whichcanbe

5、improvedbysuitablyincreasingthethicknessofarmorin—creasingtherigidityofmateria1．Thenaturalfrequencyofoverallrobotisquitelow，whichcanbeimprovedthroughoptimizingthepar—allelogramstructureofarmtoimprovetherigidityofoverallstructure，anditsvibrationbehaviorisimproved．Keywords：Destacking—Robo

6、t；Modalanalysis；Naturalfrequency；Vibrationbehavior；COMSOL0前言所示，机器人设计方案采用四自由度圆柱坐标机器房屋建筑中一直大量使用砖块。砖坯的卸垛与码人，其水平与竖直位移部分分别控制机器人的手爪垛，就是指按照一定的模式把砖坯整齐地堆叠成垛以水平方向与竖直方向的运动，使机器人的手爪能够实及把成垛的砖坯有次序有规律地从窑车卸下并在指定现在平面区域的运动，再与机器人的腰部旋转配合，的位置重新码垛，以便方便地实现物料的搬运、存使机器人的手爪的运动能够覆盖给定空间里的每一个储、装卸运输等物流活动。在砖坯的卸垛环节上，国点。

7、手腕部分可以360。旋转以适应砖坯的摆放角度。内目前广泛采用窑车卸砖。卸垛机器人作为一种在物手爪的伸缩控制砖坯的夹紧与松开。流行业最为重要的机器人，其操作范围、卸垛速度、结构可靠性和系统的稳定性以及机器人的自动化程度手是研究中最关键的技术u。本文作者以窑车上烧结后的砖垛为研究对象，根据四自由度圆柱坐标机器人的机械原理设计开发烧结砖自动卸垛机器人，并且建立了该码垛机器人的有限分元模型，对其进行模态分析，得到不同阶的固有频率和振型，对机器的动态特性进行了分析，为机器人的优化设计提供参考依据。l码垛机器人的机械结构1．1整体结构设计该烧结砖自动卸垛机器人的