在石材產(chǎn)業(yè)中,石雕是雕刻藝術(shù)在石材制品上的完美應(yīng)用,記錄了從古至今世界文明的發(fā)展進(jìn)程,是人類(lèi)文化及藝術(shù)傳承的主要載體,具有很高的藝術(shù)價(jià)值和文化價(jià)值。立體石雕更是以其整體形狀與輪廓構(gòu)造復(fù)雜、曲面繁多且尺寸大等特點(diǎn),成為最能體現(xiàn)集審美觀念、藝術(shù)思維和技術(shù)難度的石雕制品。使用工業(yè)六軸機(jī)器人實(shí)現(xiàn)石材立體雕刻加工,可以大大節(jié)省人力,提升加工效率,減少傳統(tǒng)石材雕刻中粉塵對(duì)人體健康帶來(lái)的危害。與傳統(tǒng)石雕數(shù)控機(jī)床相比,機(jī)器人石雕在加工范圍和靈活性上具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。正因如此,機(jī)器人石雕成為傳統(tǒng)石雕行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的重要發(fā)展方向。但是串聯(lián)機(jī)器人弱剛度導(dǎo)致的加工過(guò)程中加工誤差累積,加工精度變差,末端刀具變形,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致刀具斷裂損壞。本文針對(duì)機(jī)器人石材雕刻的粗加工過(guò)程,分析機(jī)器人剛度不足導(dǎo)致的加工誤差產(chǎn)生原因,并對(duì)其補(bǔ)償進(jìn)行了研究。主要研究工作及重要結(jié)論如下:1、本文以KUKA KR240-2900型號(hào)機(jī)器人為研究對(duì)象,運(yùn)用改進(jìn)D-H參數(shù)法構(gòu)建了此機(jī)器人的連桿坐標(biāo)系,通過(guò)位姿轉(zhuǎn)換方程建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型,對(duì)機(jī)器人末端位置和空間姿態(tài)進(jìn)行了正、逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解,并用微分變換法計(jì)算解得機(jī)器人的雅克比矩陣。2、建立... 

【文章來(lái)源】：華僑大學(xué)福建省

【文章頁(yè)數(shù)】：82 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

加工誤差對(duì)刀具的損壞

51.4機(jī)器人加工誤差補(bǔ)償?shù)膰?guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀機(jī)器人銑削加工中的刀具軌跡補(bǔ)償（加工誤差）是近十年來(lái)一個(gè)非�；钴S的研究領(lǐng)域。在文獻(xiàn)中，機(jī)器人的末端變形誤差主要來(lái)源被確定為各個(gè)連桿接頭處的齒輪和軸承誤差[22,26,27]，圖1.3為機(jī)器人加工所有誤差來(lái)源，主要分為編程誤差、加工誤差和測(cè)量誤差三大類(lèi)。其中加工誤差又分為常值誤差和變值誤差，常值誤差中的加工原理誤差、加工臺(tái)的制造誤差和機(jī)床夾具的磨損誤差屬于系統(tǒng)誤差，比較容易進(jìn)行測(cè)量和補(bǔ)償,變值誤差的產(chǎn)生是一動(dòng)態(tài)過(guò)程，而且屬于非線(xiàn)性的，用傳統(tǒng)的方法很難預(yù)測(cè)和補(bǔ)償。而刀具變形誤差可以通過(guò)建立刀具受力變形誤差模型進(jìn)行誤差的預(yù)測(cè)和補(bǔ)償，以提高被加工表面的尺寸精度[曹清源]。針對(duì)機(jī)器人加工誤差的補(bǔ)償目前主要分為在線(xiàn)補(bǔ)償和離線(xiàn)補(bǔ)償兩大類(lèi)方法。圖1.3機(jī)器人加工誤差來(lái)源1.4.1機(jī)器人加工誤差在線(xiàn)加工誤差補(bǔ)償在線(xiàn)補(bǔ)償?shù)幕痉椒ㄊ抢脗鞲衅鞣答亖?lái)直接測(cè)量機(jī)器人末端執(zhí)行器的位置或間接估計(jì)加工誤差，并使用適當(dāng)?shù)目刂扑惴ㄟM(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償。早期旨在實(shí)現(xiàn)在強(qiáng)力加工任務(wù)（例如，需要力控制的磨削或去毛刺加工）中對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行基于傳感器反饋的控制，早期的努力表明，機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制環(huán)的帶寬存在明顯限制。為了解決這個(gè)問(wèn)題，瑞典隆德大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)了ABBS4CPlus控制系統(tǒng)的硬件和軟件擴(kuò)展，以實(shí)現(xiàn)外部傳感器和基于實(shí)時(shí)傳感器數(shù)據(jù)的控制算

8圖1.3論文整體框架第1章為緒論，闡述了論文研究的背景和意義，介紹了工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)領(lǐng)域尤其是在立體石材雕刻方面的應(yīng)用，相比傳統(tǒng)石材數(shù)控加工設(shè)備，串聯(lián)機(jī)器人的剛度不足導(dǎo)致了加工誤差的產(chǎn)生。所以又針對(duì)串聯(lián)機(jī)器人加工系統(tǒng)結(jié)構(gòu)弱剛性問(wèn)題詳細(xì)論述了國(guó)內(nèi)外學(xué)者有關(guān)機(jī)器人剛度的研究現(xiàn)狀，并且針對(duì)加工誤差的補(bǔ)償從在線(xiàn)加工誤差補(bǔ)償和離線(xiàn)加工誤差補(bǔ)償兩方面分別進(jìn)行討論。第2章介紹了基于KR240-R2900型號(hào)工業(yè)機(jī)器人的立體石雕機(jī)器人加工系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)和各個(gè)部件的功能，同時(shí)運(yùn)用激光跟蹤儀對(duì)立體石雕機(jī)器人加工系統(tǒng)進(jìn)行精度檢測(cè)，構(gòu)建系統(tǒng)完整的坐標(biāo)系體系轉(zhuǎn)換推導(dǎo)模型，并利用改進(jìn)D-H方法建立了立體石雕機(jī)器人加工系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)方程，求解出正逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程和雅克比矩陣。第3章為立體石雕機(jī)器人機(jī)器人剛度模型分析，首先建立了機(jī)器人靜剛度模型，關(guān)節(jié)剛度作為剛度模型中的必要參數(shù)需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)辨識(shí)得到。所以設(shè)計(jì)了關(guān)節(jié)剛度辨識(shí)實(shí)驗(yàn)，選擇多組不同的立體石雕機(jī)器人空間姿態(tài)，通過(guò)變換姿態(tài)及改變加工工具末端的拉力，借助API激光跟蹤儀及滑輪拉力加載裝置等實(shí)驗(yàn)設(shè)備進(jìn)行了多組關(guān)節(jié)剛度辨識(shí)實(shí)驗(yàn)，最終計(jì)算擬合獲得關(guān)節(jié)剛度數(shù)值。最后，進(jìn)行了三組驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)，將關(guān)節(jié)剛度計(jì)算得到的理論變形值和實(shí)測(cè)進(jìn)行比較，驗(yàn)證該關(guān)節(jié)剛度數(shù)值能否進(jìn)行后續(xù)分析研究。第4章結(jié)合傳統(tǒng)加工誤差理論模型，建立立體石雕機(jī)器人銑削力模型和加工誤差模型，結(jié)合機(jī)器人空間位置笛卡爾剛度不同，對(duì)不同加工位置的末端變形進(jìn)行仿真計(jì)算，最后通過(guò)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證加工誤差模型的準(zhǔn)確性。

【參考文獻(xiàn)】：
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