銑削工業(yè)機器人在自由曲面仿形加工中的應(yīng)用研究.pdf

1、本課題以運載火箭箱體隔熱層自由曲面等厚加工為工程應(yīng)用背景，面向具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的大型自由曲面成型加工，將機器人學(xué)理論與工程應(yīng)用相結(jié)合，充分利用串聯(lián)機器人自由度多、工作空間大和運動靈活等優(yōu)點，對專用串聯(lián)銑削機器人進行研究，這對促進我國機器人產(chǎn)業(yè)化進程、擴大機器人應(yīng)用場合、提高航天制造業(yè)的技術(shù)實力都具有重要的理論意義和實際應(yīng)用價值。 本論文主要研究內(nèi)容如下： 1．從運載火箭箱體橢球冠狀端面加工的大工作空間和高運動靈巧性要求出發(fā)，

2、面向具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的大型曲面成型加工進行串聯(lián)銑削工業(yè)機器人的構(gòu)型設(shè)計。依據(jù)加工任務(wù)對自由度的要求，利用圖論法對機器人的關(guān)節(jié)類型進行配置，結(jié)合應(yīng)用對象的具體要求，對構(gòu)造出的所有機構(gòu)進行篩選，初步確定機構(gòu)類型； 2．對構(gòu)造的串聯(lián)銑削工業(yè)機器人機構(gòu)進行位置分析、工作空間、奇異位形和靈巧性分析。采用D-H方法建立了機器人正逆位置分析的解析解，采用蒙特卡洛方法并結(jié)合MATLAB編程繪制出了機構(gòu)在三維空間及二維截面內(nèi)的工作空間，采用螺旋理

3、論分析了兩種機器人機構(gòu)的奇異位形情況，通過求兩個機器人在若干隨機點處的條件數(shù)分析了機器人的靈巧度。之后依據(jù)上述分析結(jié)果對不同機器人的機構(gòu)類型進行了比較分析，確定5R型切削機器人的機構(gòu)類型； 3．根據(jù)機器人加工效率和靈活避障等要求，對機器人切削過程中無干涉連續(xù)路徑的軌跡規(guī)劃進行了研究。結(jié)合給定的弧線和直線進行了滿足特定精度要求的插值運算和逆位置反解運算，最后利用MATLAB對建立的模型進行計算機仿真，結(jié)果表明本文研究結(jié)果的正確性和