（毕设全套）雕刻机器人运动仿真及动力学分析（含CAD图纸）

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雕刻机器人运动仿真及动力学分析摘要业机器人技术经过二十几年的发展历程,也己形成了初具规模的研究单位和生产企业,并以前所未有的速度向前发展,如国内的新松机器人。用于石材雕刻加工的工业机器人石材雕刻机器人,己经出现在国际市场上,如公司的系列石材雕刻机器人,采用关节型机器人的结构形式,以机械手的形式控制末端执行器实现对石材立体雕刻制品的加工,但目前在我国国内尚没有研究单位或生产企业进行石材雕刻机器人的研究工作。因此研究开发用于石材工艺品雕刻加工的立体雕刻机器人成为形势所需,其可有效提高生产效率,缩短制造周期,实现批量化生产。随着我国工业企业自动化水平的不断提高,工业机器人技术的不断成熟以及石材雕刻工艺制品市场需求的不断扩大,给石材雕刻机器人的研究和开发提供了巨大机遇和发展空间。然而机遇也意味着挑战,目前全球各大工业机器人供应商都己大力开拓中国市场,依靠自身优势,提高自主创新,寻求发展道路,也是中国工业机器人生产企业在激烈市场竞争中需面对的问题。.雕刻机器人的意义根据国内对雕刻设备的迫切需要,设计性能先进的石材立体工艺制品雕刻机器人,是目前石材雕刻市场的急需产品。雕刻设备与传统的手工雕刻相比，传统雕刻拥有着设备所不能达到的优点，但是机械雕刻也拥有传统雕刻没有的优势，而雕刻机器人有可能实现两者优点的潜力,首先雕刻机器人是通过计算机控制以电机为驱动进行加工,其效率高成本相对较低另方面,可以通过计算机控制,对雕刻机器人进行程序设计和控制设计从而使其模仿手工雕刻的路径和力度从而使雕刻的工艺制品有人文气息。因此，在社会节奏越来越快的今天，雕刻机器人带来的高效率和极高的精准度，会在越来越注重成本效率的市场经济中占有越来越高的地位。虽然少部分的艺术雕刻更加倾向于人工雕刻，但是大部分的雕刻品市场会由批量生产的低成本低价格的雕刻品所取代，雕刻机器人的发展前景片光明。.本文研究内容本文主要研究内容包括背景与现状的调查分析，雕刻机器人的工作方案设计，机械结构设计，运动仿真及动力学分析，以及关键零部件的有限元分析。具体内容如下对雕刻品的主要生产方法进行比较，明确不同加工方法的优缺点，并在此基础上确定本文所设计的雕刻机器人的工作方案和工作原理。确定雕刻机器人的工作对象和设计原始数据，再确定雕刻机器人的工作方案，设计传动部分雕刻部分以及载物台，采用简化的计算方式确定零件尺寸。将三维模型装配起来，并把三维模型导入到运动仿真分析软件中进行运动仿真模拟，并对与零件设计有关的运动副进行动力学分析，确定零件受力，从而使先前的设计更为合理。利用有限元技术对立体车库的关键零件进行形变和应力进行分析，校核其刚度和强度，以检验设计的合理性和零件使用的安全性。第章雕刻机器人的方案设计和工作原理.雕刻机器人的方案设计雕刻机器人总体方案设计本次毕业设计的主要设计个能够进行立体雕刻的雕刻机器人。雕刻机器人主要是通过横向竖向导轨以及可旋转的刀具支撑架完成刀具在二维空间中的点雕刻，结合可以带动石料完成旋转的载物台而最终完成对石料的立体雕刻。如图图总体方案简图雕刻及其人的工作原理是将石材的各个加工面分解成若干的点块区域，安装在机架上的指状铣刀对各个点块区域进行不同深度的加工，指状铣刀所在的支撑台上有控制指状铣刀角度的步进电机，可以使指状铣刀以不同的加工角度加工石料，竖直导轨保证刀具支撑台的上下运动，横向导轨保证刀具支撑架的前后运动。石料载物台的下面通过两个直齿轮的传动，完成石料的的旋转，配合指状铣刀加工。雕刻机器人传动方案雕刻机器人的传动部分分为五个模块横向直线导轨模块竖直直线导轨模块刀架旋转模块刀具驱动模块以及载物台旋转模块。各部分传动方式如下横向直线导轨模块两条直线导轨安装在底板之上，两条导轨上各安装两个滑块，两个滑块上安装横向支架，由横向支架上的丝杠带动整个工作架完成直线运动。其中，丝杠由伺服电机驱动，横向支架通过丝杠与丝杠螺母传动。如图所示。图横向直线导轨模块竖直直线导轨模块该模块主要固定在横向支架上，通过两条门柱和梁结构构成个“门”型的支撑架构，门柱内侧安装直线导轨，导轨上安装滑块，滑块通过丝杠与丝杠螺母传动，由顶部的伺服电机驱动，完成滑块的竖直运动。其机构形式如图所示。图竖直直线导轨模块刀架旋转模块与刀具驱动模块刀架旋转模块通过固定支架安装在竖直滑块上，固定支架上安装两个轴承座，通过轴连接，由侧的步进电机来控制轴的旋转进而控制刀架的旋转。刀具驱动模块通过个工作台安装在轴上，工作台上安装轴承座，通过轴承座来安装驱动轴，驱动轴两侧分别连接电机和指状铣刀，伺服电机驱动轴运动，完成刀具工作。如图所示。图刀架旋转模块与刀具驱动模块载物台旋转模块该模块是有对啮合的齿轮来完成运动。小齿轮通过轴由步进电机驱动，大齿轮由小齿轮驱动，大齿轮带动旋转台工作，旋转台上安装有石料夹具，来固定石料完成石材雕刻任务。如图所示。图载物台旋转模块.雕刻机器人的传动方案选择雕刻机器人的雕刻装置采用的是指状铣刀，利用指状铣刀来切削石料，完成雕刻任务。整个装置的传动方式主要采用直线导轨与丝杠传动的结合，丝杠传动在慢速度短距离的传动之中具有位置准确的优点，并且可以传递较大扭矩力，刚性好。以上特点都适合雕刻机器人在雕刻过程中的高负荷的特性。同样，直线导轨传动具有定位精度高，承载力强，磨损小等优点，这样可以保证雕刻机器人雕刻石材的精确度，大大提高其加工质量。雕刻机器人的载物台通过两个啮合的直齿轮来驱动载物台的旋转运动，齿轮传动具有传动平稳，传动比精确，工作可靠等优点，因此在雕刻之中，保证了雕刻机器人的加工精度。由以上可知，雕刻机器人在雕刻之中能够保证在高负荷的运动之中，雕刻机器人的工作精度能够得到保证，确保雕刻出具有高质量的雕刻品。.雕

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