重載鍛造操作機性能評價與標定方法研究.pdf

1、重載鍛造操作機是一種大尺寸，大慣量，大承載的工業(yè)機器人，主要應用于鍛壓車間內(nèi)，配合萬噸水壓機來完成重達幾十噸甚至幾百噸鍛件的自由鍛造。鍛造操作機的自身特點以及其極端的應用背景對各個方面都提出了技術(shù)挑戰(zhàn)，包括如何在滿足工藝要求的前提下選擇一種驅(qū)動方式比較簡單的構(gòu)型、在具有冗余自由度的情況下如何確定鍛造操作機抓取鍛件之后的位姿、如何改善傳統(tǒng)運動學參數(shù)標定方法在面對復雜機構(gòu)時的劣勢、面對冗余驅(qū)動和過約束問題時如何對機構(gòu)進行動力學參數(shù)辨識等。本

2、論文提出了一個用于評價鍛造操作機構(gòu)型的運動耦合復雜度指標，分析了其偏轉(zhuǎn)機構(gòu)的運動學正問題，利用機構(gòu)特性對鍛造操作機進行了運動學參數(shù)分層遞進式標定以及動力學參數(shù)辨識，具體內(nèi)容如下:
　　 (1)利用添加虛擬約束的方法，將鍛造操作機的偏轉(zhuǎn)機構(gòu)由原來的欠驅(qū)動三自由度機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€擁有兩個驅(qū)動和兩個自由度的機構(gòu)，對其運動學正問題進行數(shù)值求解;之后將虛擬約束沿著受約束方向移動至密集的離散點處，分別計算出受約束機構(gòu)的運動學正解;從中找出一個

3、重力勢能最低的機構(gòu)，這個機構(gòu)的運動學正解就是要求解的欠驅(qū)動機構(gòu)的運動學正解。
　　 (2)根據(jù)鍛造操作機的速度關系矩陣，提出了運動耦合復雜度（KCC）的概念，將速度關系矩陣中包含的機構(gòu)運動特征進行量化，以此來體現(xiàn)不同機構(gòu)之間的運動耦合差別。為了能夠使得KCC這個評價指標比較全面，我們考慮了三個方面的因素:KCCs反映矩陣中非零元素的數(shù)目比例，KCCe反映矩陣中非零元素分布的均勻程度，KCCd反映矩陣的群解耦程度。
　　

4、(3)提出了鍛造操作機的分層遞進式運動學參數(shù)標定方法，采用這種標定方法的前提是機構(gòu)的運動耦合復雜度比較小，甚至機構(gòu)的幾個末端運動之間是相互獨立的。在進行分層遞進式運動學參數(shù)標定時，其約束方程比傳統(tǒng)的整體標定方法簡單，在迭代次數(shù)和迭代時間兩個方面都有比較大的優(yōu)勢。
　　 (4)提出了針對鍛造操作機的動力學參數(shù)辨識方法。俯仰機構(gòu)的質(zhì)心位置不處于正中位置，由此產(chǎn)生的影響通過冗余驅(qū)動控制方法施加于提升機構(gòu);在提升機構(gòu)的動力學參數(shù)辨識過程