电梯配重搬运机器人方案设计及性能分析

• 作 者: 刘林
• 出 处: 辽宁工程技术大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 电梯检测 砝码搬运 机器人设计 运动学分析 动力学分析

在电梯检测领域中,电梯平衡系数检测始终是最难实施的检测项目,原因是其中对限速器、安全钳进行一系列试验时,需要涉及到最高超过电梯额定载重1.25倍的大载荷砝码,而这些超过1000kg砝码的搬用工作是一个相当耗费人力和时间的工作。因此,本文根据以上背景完成了一种智能、高效且无需人工的搬运电梯型式试验检测砝码的机器人的设计,具体内容如下:(1)首先,针对电梯检测领域的工程背景进行分析,提出了本次机器人设计的设计需求。然后根据设计需求,对机器人的移动机构进行了多种设计,最终提出了一种能够满足大负载砝码越障搬运需求的四摇臂履带式移动结构。并且根据该移动结构进行了机器人传动结构设计,提出了一种紧凑的、单电机四驱的机械差速传动结构,并同时设计了配套工作的摇臂传动结构。(2)其次,根据机器人运动的负载需求确定了机器人主驱动电机和摇臂驱动电机的电机类型,并根据预设的机器人性能参数进行了机器人驱动力计算,从而确定了机器人电机的驱动特性参数,最终由此选择了本次机器人设计的主驱动电机和摇臂驱动电机。接着根据设计需求,分析了机器人控制系统类别,最终确定了本次机器人设计的控制系统类别,并选择了控制系统型号与制动器型号。(3)然后,基于所设计的机器人进行了运动学分析。基于D-H法建立了机器人运动学坐标系,给出了D-H参数表,计算了四个机械臂的变换矩阵。给出了机器人越障的原理性算法框图,利用Matlab软件,仿真了机器人的越障过程。给出了机器人爬台阶的原理性算法框图,利用Matlab软件,仿真了机器人的爬台阶过程。仿真结果表明,机器人可以实现运动学上的越障和爬台阶功能。(4)最后,在运动学分析的基础上,进行了机器人的动力学仿真。建立了机器人、障碍物、台阶的三维模型,并导入到了ADAMS软件中。在添加了必要的重力、关节、碰撞力和驱动后,给出了越障时的驱动曲线和爬台阶时的驱动曲线,分别进行了的机器人越障和爬台阶的动力学仿真。仿真结果表明,机器人可以实现动力学上的越障和爬台阶功能。