| 摘要 | 第5-6页 |
| ABSTRACT | 第6-7页 |
| 目录 | 第8-11页 |
| 第1章 绪论 | 第11-23页 |
| 1.1 课题研究的背景和意义 | 第11-14页 |
| 1.2 工业机器人概述 | 第14-16页 |
| 1.2.1 工业机器人的定义 | 第14页 |
| 1.2.2 工业机器人的主要参数 | 第14页 |
| 1.2.3 工业机器人结构 | 第14-16页 |
| 1.3 国内外工业机械臂研究现状 | 第16-19页 |
| 1.3.1 国外工业机械臂的研究现状 | 第16-17页 |
| 1.3.2 国内工业机械臂的研究现状 | 第17-19页 |
| 1.4 工业机械臂力学问题的研究现状 | 第19-21页 |
| 1.4.1 工业机械臂运动学建模理论 | 第19-20页 |
| 1.4.2 工业机械臂运动学/动力学仿真 | 第20页 |
| 1.4.3 工业机械臂强度/刚度分析 | 第20-21页 |
| 1.5 本课题主要研究内容 | 第21-23页 |
| 第2章 焊接机械臂需求分析及总体方案设计 | 第23-32页 |
| 2.1 引言 | 第23页 |
| 2.2 焊接机械臂的设计需求分析 | 第23-26页 |
| 2.2.1 焊接机械臂的主要作业对象 | 第23-24页 |
| 2.2.2 焊接机械臂功能需求分析 | 第24-26页 |
| 2.2.3 焊接机械臂性能需求分析 | 第26页 |
| 2.3 焊接机械臂原理方案的确定 | 第26-28页 |
| 2.3.1 焊接机器人自由度的选择 | 第26-27页 |
| 2.3.2 机械臂原理方案的确定 | 第27-28页 |
| 2.4 焊接技术参数的确定 | 第28-31页 |
| 2.4.1 焊接机械臂关节速度及运动范围 | 第28-29页 |
| 2.4.2 重复定位精度要求 | 第29页 |
| 2.4.3 工作空间分析 | 第29-31页 |
| 2.5 总结 | 第31-32页 |
| 第3章 焊接机械臂运动学建模 | 第32-44页 |
| 3.1 引言 | 第32页 |
| 3.2 机械臂位置和姿态的表示 | 第32-34页 |
| 3.2.1 机械臂位置描述 | 第32-33页 |
| 3.2.2 机械臂姿态描述 | 第33页 |
| 3.2.3 机械臂位姿描述 | 第33-34页 |
| 3.3 齐次坐标变换 | 第34-35页 |
| 3.3.1 齐次变换 | 第34页 |
| 3.3.2 平移齐次坐标变换 | 第34页 |
| 3.3.3 齐次旋转坐标变换 | 第34-35页 |
| 3.3.4 复合齐次变换 | 第35页 |
| 3.4 焊接机械臂运动学方程的建立 | 第35-39页 |
| 3.4.1 焊接机械臂的D-H连杆参数表及变换矩阵 | 第36-37页 |
| 3.4.2 焊接机械臂运动学方程的建立 | 第37-39页 |
| 3.5 焊接机械臂逆运动学分析 | 第39-43页 |
| 3.5.1 运动学逆解求解原理 | 第39页 |
| 3.5.2 基于代数法和几何法的运动方程逆解求解 | 第39-43页 |
| 3.6 小结 | 第43-44页 |
| 第4章 焊接机械臂结构设计及动力学分析 | 第44-63页 |
| 4.1 引言 | 第44页 |
| 4.2 焊接机械臂的功能结构设计 | 第44-49页 |
| 4.2.1 焊接机械臂设计应注意的问题 | 第44-45页 |
| 4.2.2 驱动方式的选择 | 第45-46页 |
| 4.2.3 传动方案的选择 | 第46-48页 |
| 4.2.4 焊接机器人总体结构方案 | 第48-49页 |
| 4.3 焊接机械臂关节的结构设计 | 第49-51页 |
| 4.3.1 焊接机械臂大臂结构设计 | 第49-50页 |
| 4.3.2 焊接机械臂小臂结构设计 | 第50-51页 |
| 4.4 基于ADAMS的焊接机械臂动力学仿真分析 | 第51-62页 |
| 4.4.1 ADAMS功能概述 | 第51-52页 |
| 4.4.2 虚拟样机动力学建模 | 第52-53页 |
| 4.4.3 直线焊缝动力学仿真分析 | 第53-57页 |
| 4.4.4 相贯线焊缝动力学仿真分析 | 第57-61页 |
| 4.4.5 机械臂仿真结果分析 | 第61-62页 |
| 4.5 小结 | 第62-63页 |
| 第5章 焊接机械臂结构优化及定位精度分析 | 第63-82页 |
| 5.1 引言 | 第63页 |
| 5.2 基于有限元强度分析的大臂与小臂结构选型 | 第63-67页 |
| 5.2.1 大臂结构选型与强度校核 | 第63-65页 |
| 5.2.2 小臂结构选型与强度校核 | 第65-67页 |
| 5.3 基于Isight的大臂与小臂结构优化 | 第67-72页 |
| 5.3.1 Isight优化理论 | 第67-68页 |
| 5.3.2 基于Isight方法的大臂结构优化 | 第68-70页 |
| 5.3.3 基于Isight方法的小臂结构优化 | 第70-71页 |
| 5.3.4 优化前后大小臂性能对比分析 | 第71-72页 |
| 5.4 焊接机械臂的定位精度分析 | 第72-74页 |
| 5.4.1 定位精度对焊接机械臂的影响 | 第72页 |
| 5.4.2 定位精度误差来源分析 | 第72-73页 |
| 5.4.3 机械臂定位精度分析 | 第73-74页 |
| 5.5 焊接机械臂的静刚度分析 | 第74-78页 |
| 5.5.1 机械臂有限元模型的建立 | 第74-75页 |
| 5.5.2 网格划分 | 第75-76页 |
| 5.5.3 焊接机械臂静刚度分析 | 第76-77页 |
| 5.5.4 结果分析及验证 | 第77-78页 |
| 5.6 焊接机械臂样机制作 | 第78-80页 |
| 5.7 小结 | 第80-82页 |
| 第6章 总结与展望 | 第82-84页 |
| 6.1 总结 | 第82-83页 |
| 6.2 展望 | 第83-84页 |
| 附录 | 第84-101页 |
| 附录A：机械臂连杆参数确定 | 第84-95页 |
| A.1 焊接机械臂两杆参数方程 | 第84-86页 |
| A.2 基于相贯线焊接逆运动学的操作臂尺寸设计 | 第86-93页 |
| A.3 确定杆长L_1、L_2及行程d_3 | 第93-95页 |
| 附录B：大臂、小臂实验分析等效应力及变形云图 | 第95-98页 |
| B.1 大臂实验分析等效应力及变形云图 | 第95-96页 |
| B.2 小臂实验分析等效应力及变形云图 | 第96-98页 |
| 附录C：大臂、小臂优化程序 | 第98-101页 |
| C.1 大臂Isight优化APDL | 第98-99页 |
| C.2 小臂Isight优化APDL | 第99-101页 |
| 参考文献 | 第101-104页 |
| 致谢 | 第104-105页 |
| 攻读学位期间参加的科研项目和成果 | 第105页 |