摘要：通过在工业机器人上安装旋转铣刀并对机器人的运动路径进行编程使其对窑炉炉门进行全方位清扫，利用Pro-ENGINEER软件绘制出清扫机器人的基本结构，并编写机器人的运动方程式模拟出机器人清扫动画图，使用KUKA Sim Pro 软件对清扫机器人的动力学和运动学进行路径模拟编程。47078

毕业论文关键词： 窑炉炉门；清扫；机器人；Pro-ENGINEER；KUKA Sim Pro；模拟

Cleaning Robot Analog Design

Abstract：mounted on a robot industrial rotary kiln door cutter for all-round cleaning, use Pro-ENGINEER software to map out the basic structure of the cleaning robot, and write the equation of motion of the robot to simulate the cleaning robot animation figures, the use of KUKA Sim Pro software for dynamic and kinematic cleaning robot's path simulation programming.

Keywords: coke oven door；clean； robot； Pro-ENGINEER； KUKA Sim Pro；simulation

目录

1 绪论 1

1.1 阐述窑炉炉门清扫现状 1

1.2 清扫机器人的应用 1

1.3 机器人仿真的意义 2

2 清扫机器人数学方法 3

2.1 机器人位置运动学分析 3

       2.1.1 机器人机构3

       2.1.2 机器人运动学的矩阵表示5

2.1.3 变换矩阵的逆7

2.1.4 机器人的正逆运动学 8

2.1.5 机器人正运动学方程的D-H表示法 9

2.2 机器人动力学分析 12

2.2.1 动力学方程 13

2.2.2 清扫机器人动力学分析 13

3 Pro-ENGINEER 动画绘制 15

3.1 Pro-ENGINEER软件介绍 15

3.2 清扫机器人关节结构绘制 16

3.3 清扫机器人动力学 21

3.4 清扫机器人关节运动方程式 23

3.5 清扫机器人与窑炉炉门组装 29

3.6 动画模拟 30

4 KUKA Sim Pro 清理机器人路径模拟仿真 33

4.1 KUKA Sim Pro 软件介绍 33

4.2 建立仿真模型 34

4.3 Python代码介绍 34

4.4 搭建清理机器人平台 35

4.5 添加窑炉炉门 36

4.6 路径编程 38

5 总结 39

6 谢辞 40

7 参考文献 40

1 绪论 

1.1 阐述窑炉炉门清扫现状

   窑炉炉门是在焦炭的成焦过程当中起密封功用的，经过实验测定，在焦炭成焦的19多个小时中，焦炭的温度渐渐升高，到成焦的时候温度会达到1100℃以上，在这个焦炭成焦的过程中产生大量的焦油及焦炭结垢会粘在窑炉炉门边，当每次取下炉门后焦油会渐渐冷却，如果不能及时清扫，就会严重影响到窑炉炉门的密封性能，从而影响到焦炭的质量。虽然窑炉炉门由敲打刀边炉门到弹性炉门已经经过了几代的改进，但窑炉长期运行后，炉门处出现的焦油及焦炭结垢，仍然会使炉门的密封性降低，造成炉门处跑烟、冒火等现象，既浪费了能量，又污染了环境。如果使用人工进行清扫作业，因为劳动强度大，所以人工清扫作业效率很低，清扫效果不理想，而且人工清扫导致炉门损坏严重。[1]