点焊机器人机构精度可靠性分析

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点焊机器人在车辆、船舶及航空、航天制造业中应用十分广泛,其性能水平决定了很多工业产品的质量。目前,我国生产的点焊机器人产品在寿命、可靠性和机构精度上距离世界顶级水平还具有较大差距。本文在基于一定的理论分析基础上主要针对影响点焊机器人机构精度和可靠性的各类因素在Matlab和ADAMS中进行了大量仿真分析试验,最终设计出了能够综合多种误差因素快速计算出机器人机构精度可靠度的程序界面。具体研究内容可以概括为以下几方面:(1)为了对点焊机器人有足够的了解,对其系统组成进行了分析,由于点焊机器人的故障会降低其机构精度和可靠性,根据其结构组成关系将整体划分为四个系统,找出各系统中影响机构精度和可靠性的故障模式,然后根据故障的原因、影响、检测方法以及补偿措施和危害等级建立FMEA表,然后再根据故障彼此之间的逻辑关系绘制故障树图,并对故障树进行定性分析,还结合蒙特卡洛方法完成了定量分析。(2)对点焊机器人进行机构运动学精度与误差分析,通过D-H模型,计算出点焊机器人运动学正解,利用微分变换理论,结合M-DH模型,推导出坐标系间的微分误差变化,再获得机器人输入误差与末端位置输出误差之间的数学模型,通过模型推断出杆长误差和驱动角度误差对末端输出误差的影响关系,还利用此模型在Matlab中进行多次仿真试验,得到间隙误差对机构精度的影响。(3)根据点焊机器人的技术指标,确定了衡量点焊机器人机构精度和姿态精度的方法,结合输入误差与输出误差的运动学函数建立了点焊机器人机构精度和姿态精度的可靠性模型。(4)在ADAMS中建立点焊机器人的虚拟样机,针对关节驱动角度误差和连杆长度误差对机器人机构精度的影响进行多次运动学仿真分析,并对机器人构件进行柔性化建模,研究了机器人受力变形对机构精度的影响。利用Matlab软件编程对仿真数据进行统计处理,验证了各输入误差因素对末端输出误差的影响关系。(5)为了能够综合考虑多因素叠加对机构精度可靠度的影响,应用Visual Basic编程设计了计算机器人精度可靠性的程序界面。
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