自主知识产权6自由度焊接机器人：结构设计与运动学仿真

本文主要探讨了机械工程及自动化领域中的一个关键课题——6自由度工业焊接机器人的结构学研究及计算机模拟设计。这个项目是由北京理工大学与东莞精奇机械科技有限公司共同开展，目标是研发具有我国自主知识产权的新型工业焊接机器人，以提升我国在焊接机器人技术领域的自主研发能力，并挑战国际上由外资主导的技术格局。 在研究过程中，作者首先基于国内外已有的工业焊接机器人资料和技术成果进行了深入研究和分析。他们决定采用交流伺服电机驱动的6自由度关节型串联机器人架构，所有关节均为转动关节，这确保了机器人具有高精度和灵活性。为了优化机器人的运动性能，文中介绍了三种关键的传动方案，包括行星齿轮减速器、蜗轮蜗杆机构和轮系减速机构，这些设计使得机器人结构紧凑，传动可靠，同时满足了所需的输出扭矩要求。 在系统控制方面，作者以所设计的三维实体模型为基础，运用Denavit-Hartenberg（D-H）方法建立了连杆坐标系，推导出正逆运动学矩阵方程，通过数学模型精确地分析了机器人的运动学特性。此外，还通过图解法对机器人在实际工作空间中的运动轨迹进行了可视化分析，并展示了轴剖图，帮助理解其运动范围。 为了验证设计效果并进行实际应用模拟，文章使用Pro/E软件进行了机器人装配效果和工作场景的仿真。这些仿真结果被详细地分析和讨论，为后续的实际生产提供了技术支持和优化依据。本文的研究不仅为该工业焊接机器人的商业化进程奠定了技术基础，也为同类设备的设计与开发提供了宝贵的经验教训和参考案例。 关键词：6自由度工业焊接机器人、结构学设计、运动学分析、工作空间分析、Pro/E软件、装配效果仿真。这一系列研究和设计工作对于推动我国工业焊接机器人技术的发展，提升我国在全球制造业中的竞争力具有重要意义。