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基于SolidWorks六自由度焊接機械手三維運動模擬,學(xué)生姓名:馬俊專業(yè):機械設(shè)計制造及其自動化指導(dǎo)教師:劉天祥,本課題的主要研究內(nèi)容,（1）查閱機器人技術(shù)相關(guān)文章和機構(gòu)，了解國內(nèi)外焊接機器人的應(yīng)用和發(fā)展。（2）畫出六自由度焊接機械手部裝配圖。（3）應(yīng)用solidworks對機械手部分進行三維運動。（4）用COSMOSMotion軟件對其進行仿真。,1.5Solidworsks軟件的特點,(l).SolidWorks是當(dāng)今世界基于NT/Windows平臺的三維機械CAD軟件系統(tǒng)的主流產(chǎn)品，目前己在國內(nèi)外中小型企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。(2).易學(xué)、易用，操作過程直觀、簡單，功能強大。(3).完全漢化，使用過程中無任何語言障礙。(4).可向下兼容二維AutoCAD，使得以前采用Aut0CAD進行的設(shè)計可以繼續(xù)使用和轉(zhuǎn)化。,1.6焊接機械手的工作原理,固定機座后通過機身上轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)和大小手臂的運動帶動旋轉(zhuǎn)手腕的轉(zhuǎn)動和擺動手腕的運動，在給手抓一個配合尺寸使之能夠自由的伸縮以便夾取工件。,1.7焊接機械手的構(gòu)成和設(shè)計,焊接機械手的零部件包括:機座、機座蓋板、機身、轉(zhuǎn)臺、大臂、小臂、旋轉(zhuǎn)手腕、擺動手腕、手抓、銷釘、螺栓、螺母等。,機座的設(shè)計,機座蓋板的設(shè)計,機身的設(shè)計,轉(zhuǎn)臺的設(shè)計,大臂的設(shè)計,旋轉(zhuǎn)手腕的設(shè)計,擺動手腕的設(shè)計,手抓的設(shè)計,1.8裝配后模型,1-機座2-機座蓋板3-機身4-轉(zhuǎn)臺5-銷軸36-手抓7擺動手腕8-旋轉(zhuǎn)手腕9-銷軸210-小臂11-大臂12-銷軸113-螺栓,,1.9三維實體建模模擬方案的確定,SolidWorks數(shù)字化模型→模型導(dǎo)入→添加復(fù)雜約束力→仿真分析→模型優(yōu)化。六自由度機械手的運動情況給出各個轉(zhuǎn)動副的旋轉(zhuǎn)角度,2.1模擬加載與仿真,啟動SolidWorks軟件，如下圖選擇“裝配圖”選項，單擊“確定”按鈕，建立裝配體操作界面。,2.2機構(gòu)的裝配過程,選擇左下方“瀏覽”按鈕如圖，打開零件存放的目錄，選擇第一個零件系統(tǒng)將默認為固定的零件，以后添加的零件依次為基準。先選擇名稱為轉(zhuǎn)臺的零件，單擊“打開”。單擊界面任何位置零件固定在界面中。在工具欄中選擇“插入零部件”，如前操作打開文件夾，繼續(xù)選擇零件大臂。為了不至于零件過多裝配過程復(fù)雜，采取逐個添加約束的方法，進行逐個配合并完成定位。繼續(xù)添加零件和配合的操作直到完成裝配體。裝配過程中合理的選擇配合關(guān)系以方便以后的運動仿真操作。如下圖,,,2.3機構(gòu)運動參數(shù)的設(shè)置,打開“運動”選項卡，在“運動作用在”中選擇“沿Z軸平移”選項，在“運動類項”中選擇“速度”選項，初始位移設(shè)置為“0”，在“函數(shù)”中選擇“恒定值”，速度設(shè)為15mm/sec；單擊“應(yīng)用”按鈕，完成設(shè)置。為了保證機構(gòu)在運動過程中的穩(wěn)定性，對小臂和手腕鉸接的部位設(shè)計阻尼。添加過程如下：在節(jié)點“力”下選擇阻尼，單擊鼠標右鍵，選擇“添加扭轉(zhuǎn)阻尼”選項，彈出“插頭阻尼”對話框，按圖示設(shè)置參數(shù)；單擊“應(yīng)用”按鈕，完成阻尼的設(shè)置。阻尼是為了穩(wěn)定手腕的擺動過程，從而保證整個機構(gòu)的穩(wěn)定性。參數(shù)設(shè)置完成，在COSMOSMotion菜單中選擇“選項”，打開“COSMOSMotion選項”對話框，選擇仿真選項卡，將持續(xù)時間設(shè)置為16秒，幀的數(shù)目設(shè)置為800，其余參數(shù)選擇默認值，單擊“確定”完成設(shè)置。單擊“仿真”按鈕，對機構(gòu)進行運動仿真。,2.4存在的問題和繼續(xù)研究的方向,目前還存在一些問題包括：模擬過程機械化不靈活，未對機構(gòu)進行全面系統(tǒng)的數(shù)學(xué)理論計算。在進一步研究中要對機構(gòu)進行穩(wěn)定性的理論計算。,2.5總結(jié),通過對文獻的閱讀，了解了關(guān)于機械手的發(fā)展過程，以及組成、分類。加深對機器人這種高端技術(shù)認識。熟練掌握Solidworks的三維建模和動態(tài)仿真，尤其對了解了強大的COSMOSMotion插件與其他三維動態(tài)仿真軟件的差別，掌握了使用COSMOSMotion的基本流程。隨著對機械手研究的不斷深入和機械手領(lǐng)域的不斷拓展，機械手仿真系統(tǒng)作為機器人設(shè)計和研究的安全可靠，靈活方便的工具，在本領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。它對于驗證機械手的工作原理工作空間及碰撞檢測都具有非常重要的指導(dǎo)意義。,致謝,感謝指導(dǎo)老師在此設(shè)計過程中給予了熱情誠懇的幫助和各位老師的精心指導(dǎo),限于水平有限，有遺漏和錯誤之處希望各位老師批評指證,