【摘 要】
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高速冲压生产线的工作效率严重制约着汽车外覆盖件的生产效率。连续、高效的上下料系统是冲压生产线高速运行的重要保障。研究送料机械手的运动学、动力学和冲压生产线送料仿真系统,对提高冲压生产线的生产节拍、降低抖动、提高送料系统的运行寿命具有重要的作用。在对应用于高速冲压生产线冗余机械臂姿态规划和轨迹优化分析过程中,本文兼顾上下料效率与运行轨迹的平稳性,基于旋量理论建立运动学模型,得到正运动学方程。运用五次
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高速冲压生产线的工作效率严重制约着汽车外覆盖件的生产效率。连续、高效的上下料系统是冲压生产线高速运行的重要保障。研究送料机械手的运动学、动力学和冲压生产线送料仿真系统,对提高冲压生产线的生产节拍、降低抖动、提高送料系统的运行寿命具有重要的作用。在对应用于高速冲压生产线冗余机械臂姿态规划和轨迹优化分析过程中,本文兼顾上下料效率与运行轨迹的平稳性,基于旋量理论建立运动学模型,得到正运动学方程。运用五次B样条插值方法对运行轨迹进行初步规划,结合遗传算法,以冗余机械臂的加加速度为目标函数对运行轨迹进行优化,得出冗余关节的运行轨迹,然后采用多项式方法对其余关节进行逆运动学求解,得到所有关节的运行轨迹、速度、加速度。研究结果表明,该方案可有效提高上下料效率,保证冗余机械臂的上下料过程运行平稳。结合几何特征,采用凯恩方程对单臂动力学进行数学建模。使用Solidworks对单臂进行三维建模,结合运动学求出各关节的运行轨迹,一起导入ADAMS软件中对单臂进行动力学仿真,得到各关节运行扭矩和末端执行器的运行轨迹,仿真结果表明:在保证运行效率的基础上,各关节扭矩均稳定在安全的范围之内。根据冲压生产线各单臂运行方式的一致性,基于MATLAB进行二次开发建立GUI界面,将单臂关节轨迹的计算方法进行推广。将各单臂运行轨迹配方导入建立的GUI界面中,对其他四个单臂进行关节轨迹求解。在ADAMS中进行整线仿真,建立机械臂末端连杆和压机之间的碰撞监测机制,用于检查规划的机械臂的运行情况。仿真结果表明,各单臂和压机之间没有发生碰撞干涉且运行平稳。
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