“智能制造”是當(dāng)前我國工業(yè)化的主要發(fā)展方向。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和對生產(chǎn)力要求的不斷提高，越來越多的新技術(shù)得到充分利用。作為工業(yè)生產(chǎn)的重要組成部分，提高沖壓工藝的工作效率是非常重要的。傳統(tǒng)的沖壓車間依靠工人手工完成裝卸作業(yè)，不僅危及工人自身的安全，而且影響生產(chǎn)節(jié)奏，不利于生產(chǎn)的統(tǒng)一管理和規(guī)范，從而削弱企業(yè)的市場競爭力。本文在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上，結(jié)合企業(yè)的實際生產(chǎn)情況和工作環(huán)境，將工業(yè)機器人應(yīng)用于沖壓生產(chǎn)中，提出了筆記本電腦外殼鈑金沖壓件裝卸機械手的解決方案。該機械手能夠?qū)崿F(xiàn)工件的自動裝卸動作，有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和良好的成品率，促進工廠的自動化發(fā)展。根據(jù)設(shè)計要求，編制了機械手的技術(shù)參數(shù)。
通過對從沖壓機械手的坐標(biāo)形式和驅(qū)動方案的討論，確定了機械手的最終結(jié)構(gòu)設(shè)計，并利用CATIA軟件建立了整機的三維模型。考慮到各部件的性能對整個機械手的性能的影響，對所選擇和設(shè)計的關(guān)鍵部件進行了校核和計算。在有限元軟件中引入三維模型，分析了機械臂動軸的靜動力特性，包括載荷作用下的靜載分析和振動系統(tǒng)的模態(tài)分析，確定了機械臂的變形和固有頻率。建立了機械手的伺服控制系統(tǒng)。采用工業(yè)觸摸屏作為人機交互界面，提供信號觸發(fā)和監(jiān)控功能，PLC作為邏輯控制器，伺服電機和驅(qū)動器作為主控單元。完成控制系統(tǒng)的硬件連接和通信連接，對控制器進行編程，合理計算采集到的外部信號和反饋信號，伺服驅(qū)動器接收脈沖，控制電機的旋轉(zhuǎn)。開發(fā)觸摸屏界面，顯示控制系統(tǒng)的運行狀態(tài)。利用DH表示建立了機械手的數(shù)學(xué)模型，分析了機械手在運動過程中姿態(tài)的變化。根據(jù)矩陣坐標(biāo)變換原理，通過各關(guān)節(jié)坐標(biāo)系的平移和旋轉(zhuǎn)，分析計算了機械手的正、逆運動學(xué)解，導(dǎo)出了Jakobi矩陣，研究了機械手末端速度與各關(guān)節(jié)速度之間的關(guān)系。利用MATLAB軟件計算了機械手工作空間的概率分布，并借助機器人工具箱完成了機械手的運動軌跡規(guī)劃仿真。分析了機械手幾何誤差產(chǎn)生的原因。結(jié)合關(guān)節(jié)參數(shù)的小變化，推導(dǎo)出運動微分方程，得到了基于距離的誤差建模。利用激光跟蹤器實現(xiàn)了末端姿態(tài)測量，選擇重復(fù)定位精度和絕對定位精度作為測量指標(biāo)，完成了機械手的運動標(biāo)定和坐標(biāo)點的補償。結(jié)果表明，標(biāo)定后沖壓機械手的精度明顯高于標(biāo)定前，誤差分析和建模是可靠的。