文档介绍：分类号: 密级: 编号: 桂林理工大学硕士研究生学位论文(专业学位) 基于 Pro/E和 ADAMS 搬运机械手的仿真和优化学位类别工程硕士研究生王彬学号 212011425 工程领域机械工程研究方向机电一体化技术导师孙旋职称副教授企业导师职称 2013年 4月 10日 The Simulation and Optimization of Transportation Manipulator Based on Virtual Proto typing Major: Mechanical Engineering Direction of Study: Electromechanical Integration Graduate Student: Wang Bin Supervisor: Prof. Sun Xuan College of Mechanical and Control Engineering Guilin University of Technology May,2012 t o April,20 13 I 摘要在现代工业生产中, 物料搬运机械手发挥着越来越重要的作用, 所以对于搬运机械手的设计也显得更加的重要。而对于传统的机械手的设计存在着生产成本高、设计周期长等问题, 这显然已不能满足现代企业的生产需求。为了适应现代企业的新需求,本文利用虚拟样机技术对搬运机械手进行设计研究。本文在搬运机械手结构要求的基础上,最终采用了五自由度关节型机械手。利用Pro/E 软件完成了机械手各个部件的三维设计,并完成了虚拟装配;根据传统的Denavit-Hartenberg方法建立了机械手的D-H坐标系,接着求出机械手的正、逆运动学方程, 为后续的虚拟样机仿真提供了理论基础; 推到了机械手运动的动力学方程,为机械手选择驱动器提供依据。根据搬运机械手真实的工作特点,利用虚拟样机ADAMS软件对机械手搬运的整个过程分别进行了运动学和动力学的分析,通过对机械手各种运动参数(速度、扭矩、加速度)仿真, 得到了为实现真实运动控制的实验参数; 在对机械手的动力学分析过程中发现了机械手在搬运的过程中存在着系统能耗偏大的问题;随后利用MATLAB 的优化工具箱针对机械手相关的参数进行了优化,最终得到了优化后的机械手参数。通过和优化前的参数进行对比分析,可以发现:与优化前的对比,机械手在搬运过程中的能耗明显减小了,达到了优化的目标。本论文是针对搬运机械手从结构设计到对整个虚拟样机进行仿真分析,最后对存在的搬运机械手功耗过大进行了优化, 完成了一个较完整的设计工作。得到了利用Pro/E、ADAMS、MATLAB 三个软件相结合的一套设计方法,与传统的设计方法相比较,可以缩短设计周期、提高工作效率、节约设计时间,对以后类似机械产品的设计具有一定的参考价值。关键词:机械手, 虚拟样机,Pro/E,ADAMS,优化 II A bstract In modern industrial production, Material handling manipulator is playing an increasingly important role, so also appears to be more important for handling manipulator design. For the design of conventional mechanical hand there is the problem of high producti on cost, design cycle length, this obviously does not meet the production needs of the modern enterprise. A design method is adopted in this paper which is virtual prototyping technology to design manipulators for carrying material. Based on analyzing the st ructure on the manipulator and its characteristics of carrying material, the five degrees of freedom joint manipulator design program is identified