毕业答辩-六自由度机械臂的结构设计与仿真分析.pptx

答辩人：指导老师：,六自由度机械臂的结构设计与仿真分析,毕业答辩,目录,研究背景,研究方案,研究成果,研究总结,研究背景,研究主题是什么为什么想要做这个,研究背景,Arobotmaynotinjureahumanbeingor,throughinaction,allowahumanbeingtocometoharm.ArobotmustobeyordersgivenitbyhumanbeingsexceptwheresuchorderswouldconflictwiththeFirstLaw.ArobotmustprotectitsownexistenceaslongassuchprotectiondoesnotconflictwiththeFirstorSecondLaw.,“,”,机器人不得伤害人类，或看到人类受到伤害而袖手旁观。在不违反第一定律的前提下，机器人必须绝对服从人类给与的任何命令。在不违反第一定律和第二定律的前提下，机器人必须尽力保护自己。,IsaacAsimovs“ThreeLawsofRobotics”阿西莫夫的“机器人三大定律”,研究背景,工业生产流水线上的机器人,其他工作环境中的机器人,研究背景,图1：全球工业机器人销量及同比增速,图2：2016年全球工业机器人销量分布,图3：全球工业机器人市场格局,图4：2016年全球工业机器人保有量分布,研究背景,系统构成机械结构机构设计、材料研究逻辑算法数学模型、行动逻辑、轨迹分析与优化软件程序控制程序、轨迹优化程序电子硬件控制系统、驱动系统基本特点能仿人操作、可自动调整、可重复编程、且在三维空间能完成各种工作的机电一体化自动化生产设备。机械臂是机器人中最广泛存在的执行机构之一。特别适于多个品种的、批量变化的柔性生产系统。研究目的图形的仿真，将仿真结果以图形图表的方式直观的形象的表达出来，得到数据曲线和数据本身部分难以直接取得的信息，从图形上看到机器人在不同控制条件下的不同运动规律。在实际调试机器人设备前对它的运动进行仿真，进而减少实际调试的时间，优化运行轨迹，提升生产效率。,研究方案,毕业设计怎样做的,研究方案,怎样做的,机械臂的系统组成以及自由度的数学模型基本分析,驱动系统的选择与结构设计,SolidWorks建模,模型在Adams中的仿真分析,时序分析与SolidWorks动画制作,研究方案,基本结构,数学模型（笛卡尔坐标系）,研究方案,时序与动作,驱动的运动函数,六自由度机械臂在测试轨迹中运动的11个不同位置的时刻（0s,3s,6s,9s,14s,17s,20s,23s,26s,31s,34s），其中包含了12个动作，十个运动过程。具体运动过程描述如下03s，M1旋转90，机械臂由初始位置到达夹取动作的方位；36s，M4旋转30，爪部到达水平位置；69s，M5旋转90，爪部变成垂直夹取形态；914s，M2旋转90，爪部向前推送，同时M3旋转90使小臂保持水平；1417s，M6旋转35，爪子合拢夹取物体；1720s，M1反向旋转90，机械臂到达放置动作方位；2023s，M5反向旋转90，爪回复到水平位置；2326s，M6反向旋转35，爪子松开被夹取物体；2631s，M2反向旋转90，爪部向后移动，同时M3反向旋转90使小臂保持水平；3134s，M5反向旋转30，爪部低头，回到初始位置,关节1的自由度驱动函数为STEP(time,0,0d,3,-90.0d)+STEP(time,5,0d,8,30.0d)；关节2的自由度驱动函数为STEP(time,9,0d,14,90.0d)+STEP(time,26,0d,31,-90.0d)；关节3的自由度驱动函数为STEP(time,9,0d,14,90.0d)+STEP(time,26,0d,31,-90.0d)；关节4的自由度驱动函数为STEP(time,3,0d,6,-30.0d)+STEP(time,31,0d,34,30.0d)；关节5的自由度驱动函数为STEP(time,6,0d,9,90.0d)+STEP(time,20,0d,23,-90.0d)；关节6的自由度驱动函数为STEP(time,14,0d,17,30.0d)+STEP(time,23,0d,26,-30.0d)；,研究成果,毕业设计做到了什么,研究成果,毕业设计做到了什么,研究成果,1,2,完成图表的输出，对比独立运动时的相对状态，验证了六自由度机械臂的设计基本符合最初设计目的。完成了六自由度机械臂指尖的轨迹构建，通过观察空间中的轨迹曲线，可以清晰的看出六自由度机械臂工作状态下的运行规律。,完成了六自由度机械臂基本的结构设计。完成了SolidWorks的三维建模并生成了时序动画。,研究成果,零件的设计与SolidWorks模型,研究成果,SolidWorks时序动画,研究成果,Adams仿真分析结论关节3、关节4以及指尖在整个运动中的相对角度变化情况。从这些信息中可以做进一步分析，通过相对角度的变化，从而求出机械臂上任一电机对任一点位置的驱动力做功的大小。,图1完整运动时三点的转角变化，相对关节1（左），相对关节2（右）,图2完整运动时三点的转角变化，相对关节3（左），相对关节4（右）,图3完整运动时三点的转角变化，相对关节5（左），相对关节6（右）,研究成果,六自由度机械臂完整运动时的指尖轨迹与相关数据,研究总结,可行的后续研究方向随想,研究总结,后续可行的研究方向随想,1,2,承接运动轨迹的规律以及角度的分析，继续研究结构上各个支点和连杆的具体受力情况，对机械臂的比例和结构进一步优化。,通过对各关节角度的运动状态，探究不同时刻驱动电机的受力反馈，分析控制伺服电机工作的脉冲信号规律，从而实现机械臂在实际应用之前的预调。,3,通过继续对Adams中的机械臂进行研究和分析，构建出通用的Adams虚拟样机模型，搭建通用的机械臂实验及测试程序。,研究总结,毕业设计心得体会,知识地探求似是摸黑找路，似是铁杵磨针。在由过程到结果的时间之中，我们来回挣扎、徘徊，只为摸到一丝真理的毛皮；在由寻觅到发现的路途之中，我们默默探索、求真，只为见到一眼黎明的曙光。四年青春，四年求知，有着许多的收获与自豪。随着毕业设计的逐渐完成，我的心中逐渐多了一份自信、一丝底气，多了对未知的渴望，对专业的喜爱，这就是毕业设计中我最大的收获。前路漫漫，毕业设计的完成只是社会工作的起点，而我必将再接再厉，勇往直前。,致谢,再次谢谢各位评审老师辛苦过来参加答辩。我要特别感谢邱显焱老师。他悉