銑削工業(yè)機(jī)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(yùn)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(jī)器人學(xué)理論與工程應(yīng)用相結(jié)合，充分利用串聯(lián)機(jī)器人自由度多、工作空間大和運(yùn)動(dòng)靈活等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)專用串聯(lián)銑削機(jī)器人進(jìn)行研究，這對(duì)促進(jìn)我國(guó)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程、擴(kuò)大機(jī)器人應(yīng)用場(chǎng)合、提高航天制造業(yè)的技術(shù)實(shí)力都具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。 本論文主要研究?jī)?nèi)容如下： 1．從運(yùn)載火箭箱體橢球冠狀端面加工的大工作空間和高運(yùn)動(dòng)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(jìn)行串聯(lián)銑削工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)型設(shè)計(jì)。依據(jù)加工任務(wù)對(duì)自由度的要求，利用圖論法對(duì)機(jī)器人的關(guān)節(jié)類型進(jìn)行配置，結(jié)合應(yīng)用對(duì)象的具體要求，對(duì)構(gòu)造出的所有機(jī)構(gòu)進(jìn)行篩選，初步確定機(jī)構(gòu)類型； 2．對(duì)構(gòu)造的串聯(lián)銑削工業(yè)機(jī)器人機(jī)構(gòu)進(jìn)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(jī)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(jī)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(jī)器人機(jī)構(gòu)的奇異位形情況，通過(guò)求兩個(gè)機(jī)器人在若干隨機(jī)點(diǎn)處的條件數(shù)分析了機(jī)器人的靈巧度。之后依據(jù)上述分析結(jié)果對(duì)不同機(jī)器人的機(jī)構(gòu)類型進(jìn)行了比較分析，確定5R型切削機(jī)器人的機(jī)構(gòu)類型； 3．根據(jù)機(jī)器人加工效率和靈活避障等要求，對(duì)機(jī)器人切削過(guò)程中無(wú)干涉連續(xù)路徑的軌跡規(guī)劃進(jìn)行了研究。結(jié)合給定的弧線和直線進(jìn)行了滿足特定精度要求的插值運(yùn)算和逆位置反解運(yùn)算，最后利用MATLAB對(duì)建立的模型進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，結(jié)果表明本文研究結(jié)果的正確性和