基于连杆机器人构型理论的偶氮二异庚腈破碎方案研究

doi:10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.016

中国塑料 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (10): 92-98.DOI: 10.19491/j.issn.1001-9278.2021.10.016

基于连杆机器人构型理论的偶氮二异庚腈破碎方案研究

吴虎¹(), 李鑫宁¹, 杨先海¹(), 杨立勇²

^1.山东理工大学机械工程学院，山东淄博 255000
^2.山东旺泰科技有限公司，山东淄博 255130

收稿日期:2021-05-25 出版日期:2021-10-26 发布日期:2021-10-27
作者简介:吴虎（1982—），男，在读博士，从事化工机械、流体机械、机构学与创新设计研究，wuhu_322@126.com
基金资助:
国家自然科学基金(52075306)

Study on Crushing Protocol of 2，2′⁃Azobisisoheptonitrile Based on Configuration Theory of Multi⁃linkage Robot

WU Hu¹(), LI Xinning¹, YANG Xianhai¹(), YANG Liyong²

^1.School of Mechanical Engineering，Shandong University of Technology，Zibo 255000，China
^2.Shandong Wintech Co，Ltd，Zibo 255000，China

Received:2021-05-25 Online:2021-10-26 Published:2021-10-27
Contact: YANG Xianhai E-mail:wuhu_322@126.com;yxh@sdut.edu.cn

摘要/Abstract

摘要：

针对偶氮二异庚腈（ABVN）物理加工方案存在的问题，提出了采用连杆机器人对料筒底部剩余物料进行破碎的解决方法，基于李群李代数理论设计了连杆机器人构型，生成了多种等效运动链，并对其进行了优选。结果表明，选用RRR型连杆机器人进行加工为最优物理加工方案；RRR型连杆机器人结构简单，便于制造，打散剩余物料时运行稳定；采用已有方案、RRP型、RPP型和RRR型方案进行破碎分别需要127.1、129.1、143.1、109.6 s，RRR型方案与已有方案相比可以节省大约13.77 %的加工时间。

关键词: 偶氮二异庚腈, 物理加工, 塑料, 连杆机器人, 构型设计

Abstract:

Aiming at the problems in the physical processing protocol of 2，2'?azobis（2，4?dimethylvaleronitrile）（ABVN）， a solution was proposed by means of a connecting rod robot to crush the remaining materials at the bottom of the barrel. Based on the Lie group and Lie algebra theory， the configuration of the connecting rod robot was designed， and a variety of equivalent kinematic chains were generated and optimized. The results indicated that selecting the RRR?type connecting rod robot for processing was an optimal physical processing protocol. The RRR?type linkage robot was easy to manufacture due to its simple structure， and it could run stably when used to disperse the remaining materials. It took 127.1， 129.1， 143.1 and 109.6 s for the current protocol， RRP?type， RPP?type， and RRR?type protocols to crush the remaining materials， respectively. The RRR?type protocol can save about 13.77 % of the processing time compared to the current protocol.

Key words: 2，2'?azobis（2，4?dimethylvaleronitrile）, physical processing, plastic, multi?linkages robot, configuration design

中图分类号:

TQ315

吴虎, 李鑫宁, 杨先海, 杨立勇. 基于连杆机器人构型理论的偶氮二异庚腈破碎方案研究[J]. 中国塑料, 2021, 35(10): 92-98.

WU Hu, LI Xinning, YANG Xianhai, YANG Liyong. Study on Crushing Protocol of 2，2′⁃Azobisisoheptonitrile Based on Configuration Theory of Multi⁃linkage Robot[J]. China Plastics, 2021, 35(10): 92-98.

图/表 16

图1 ABVN制备流程图

Fig.1 Production process of 2，2’?azobis （2，4?dimethylvaleronitrile）

图2 李群与群、微分流形之间的关系

Fig.2 Relationship among Lie groups， groups and differential manifolds

图3 等效运动链RRR

Fig.3 Equivalent kinematic links RRR

图4 等效运动链RRP

Fig.4 Equivalent kinematic links RRP

图5 等效运动链RPP

Fig.5 Equivalent kinematic links RPP

图6 物料存放料桶

Fig.6 Material storage barrel

图7 RRR型物理加工方案

Fig.7 RRR physical processing scheme

图8 实际生产中的剩余物料

Fig.8 Residual materials for actual production

图9 RRR连杆机器人的坐标系

Fig.9 Coordinate system of RRR link robot

图10 RRR连杆机器人运动仿真模型

Fig.10 RRR link robot motion simulation model

图11 RRR连杆机器人末端执行器运动轨迹仿真图

Fig.11 End actuator motion trajectory simulation diagram of RRR link robot

图12 执行器末端轨迹变化

Fig.12 End trajectory changes of actuators

图13 已有物理加工方案仿真图

Fig.13 Simulation diagram of existing physical machining scheme

图14 产品样机加工测试照片

Fig.14 Processing test photo of product prototype

加工桶数	已有方案加工时间/s	RRR型加工时间/s	RRP型加工时间/s	RPP型加工时间/s
第1桶	125	112	132	142
第2桶	127	108	133	143
第3桶	119	106	129	144
第4桶	122	107	128	149
第5桶	143	111	126	145
第6桶	125	108	131	146
第7桶	126	110	130	140
第8桶	121	113	130	139
第9桶	139	109	127	142
第10桶	124	112	125	141

表1 物理加工方案消耗时间

Tab.1 Time consumed by physical processing scheme

图15 物料破碎效果

Fig.15 Crushing effect of the material

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