軟性材料3D切割機(jī)器人系統(tǒng)研究.pdf

1、切割是軟性材料加工工藝的重要內(nèi)容之一，目前較為成熟的平面機(jī)械切割技術(shù)已經(jīng)無(wú)法滿足越來越多的三維(3D)切割需求。為此，本文將機(jī)器人技術(shù)引入軟性材料切割領(lǐng)域，研究了可用于軟性材料3D切割的機(jī)器人系統(tǒng)。
　　本文在對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人切割技術(shù)以及軟性材料平面切割方法調(diào)研的基礎(chǔ)上，以史陶比爾TX90機(jī)器人為研究對(duì)象，對(duì)軟性材料3D機(jī)器人進(jìn)行了建模和仿真分析。
　　(1)研究了切割刀具的種類和功能，對(duì)不同性質(zhì)的刀具分析了其可切割材料的類型。

2、在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了軟性材料3D切割機(jī)器人的相關(guān)機(jī)械系統(tǒng)，具體包括刀具夾持裝置和拾放料裝置。其中刀具夾持裝置可實(shí)現(xiàn)刀具的快速自動(dòng)更換，拾放料裝置可使機(jī)器人完成工件在上下工位的取放。
　　(2)對(duì)3D切割機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)進(jìn)行分析和建模，通過建立機(jī)器人連桿坐標(biāo)系，采用D-H參數(shù)方法建立了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)模型，并對(duì)其進(jìn)行求解，分析機(jī)器人提高精度的方法。同時(shí)，研究軟性材料切割過程中刀具的受力情況，在分析直刀切割受力的基礎(chǔ)上，提出了在刀刃具有傾斜時(shí)切

3、割材料的受力計(jì)算方法，并通過仿真對(duì)結(jié)果進(jìn)行了分析。
　　(3)對(duì)3D切割機(jī)器人工作過程中的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行了規(guī)劃。分析笛卡爾空間的直線規(guī)劃方法，研究了帶拋物線過渡的線性插值方法在空間直線規(guī)劃時(shí)的應(yīng)用，并進(jìn)行了仿真分析。同時(shí)，對(duì)圓弧規(guī)劃方法，以及關(guān)節(jié)空間的五次多項(xiàng)式軌跡規(guī)劃方法和經(jīng)過多點(diǎn)的帶拋物線過渡的規(guī)劃方法進(jìn)行了研究和仿真分析。
　　(4)通過SolidWorks和MATLAB軟件對(duì)軟性材料3D切割機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。分