基于六自由度机械臂的鱼竿自动拉漆系统研制.pdf

摘要 摘要 随着中国经济实力提升及群众生活水平提高，越来越多的人们参与到垂钓这种有 氧户外运动。钓鱼竿是垂钓的主要工具，我国渔具行业拥有超过 3000 家企业，市场 对钓鱼竿需求量大，质量要求较高。据统计，钓鱼竿材质分多个种类，目前市面大多 流行是碳素竿材质的钓竿，因为碳素竿具有韧性好，抗折抗压强度高，重量轻，灵敏 度高等优点，深受广大消费者喜爱。在钓竿批量生产中杆体是关键零部件，而拉漆是 加工杆体的一道关键工序。传统的拉漆方式是由工人手动完成，不但工作效率低，而 且所使用到的油漆里面，含有对人体有害的化学成分。因此，拉漆过程中自动化水平 的提高，是整个产业亟需解决的问题。 该文研究内容是基于六自由度机械臂的鱼竿自动拉漆系统研制。首先参照人工拉 漆动作，结合机械臂的数学运动学理论，对人工拉漆动作拆解分析，完成 RobotStudio 仿真软件上程序的开发编程工作；然后完成实验配件的硬件选型以及采购，拉漆平台 的硬件搭建以及安装；最后经过工艺参数的设定以及程序软件优化，现场安装调试， 设计出一套符合实际生产需要的鱼竿拉漆系统。该机械臂智能设备可以模拟人工拉漆 动作，实现鱼竿全自动上料、鱼竿检测、入料、拉漆及放料的生产工艺，尤其在恶劣 封闭环境下，能减少拉漆工序对周围环境的污染，从而实现钓竿加工过程中的自动化、 高效率、环保生产，降低企业人工成本、时间成本。 本文所研制的鱼竿生产智能设备，对企业提高拉漆工艺质量、产品加工稳定性以 及生产效率具有现实经济意义，对企业进行智能化改造具有较好的参考价值。 关键词：拉漆，智能设备研制，ABB 机械臂，鱼竿 III 目录 目录 1 绪论 1 1.1 课题研究背景 1 1.2 课题国内外研究现状 3 1.3 自动化领域常用工业控制 6 1.4 课题研究的主要内容 9 2 机械臂的运动学分析 12 2.1 机械臂的位置和姿态描述 12 2.1.1 位置描述 12 2.1.2 姿态描述 13 2.1.3 空间位姿描述 14 2.2 空间坐标变换 15 2.2.1 坐标平移变换 15 2.2.2 旋转变换 16 2.2.3 复合变换 17 2.3 齐次坐标变换 17 2.3.1 平移齐次坐标变换 17 2.3.2 旋转齐次坐标变换 18 2.3.3 复合齐次坐标变换 18 2.4 机械臂的运动学方程 18 2.5 ABB1410 正运动学分析 19 2.6 ABB1410 逆运动学分析 22 2.7 本章小结 25 3 基于六自由度机械臂的鱼竿自动拉漆系统 26 3.1 引言 26 3.2 ABB 机械臂的基本结构 26 3.3 鱼竿拉漆控制系统的具体要求 29 3.4 机械臂拉漆控制系统的硬件选型 30 3.4.1 机械臂的型号选择 30 3.4.2 IRC5 控制器 31 3.4.3 ABB 机械臂示教器 32