以水龍頭、葉片、人工髖關(guān)節(jié)等為代表的自由曲面類工件的拋光打磨工序較為復(fù)雜,故目前仍以傳統(tǒng)的人工拋光打磨方式為主。機器人因生產(chǎn)效率高、通用性強、柔性高、靈活性好等特點,已被廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的方方面面。因此,利用機器人加工成為解決自由曲面磨拋難題的有效方式。當(dāng)前機器人在工業(yè)應(yīng)用中以人工示教操作為主,為實現(xiàn)自由曲面工件的自動化加工,本文提出了機器人自由曲面軌跡規(guī)劃方法,并開發(fā)了其離線編程軟件。首先通過NURBS曲面軌跡規(guī)劃方法獲得自由曲面的加工軌跡,然后提出一種綜合性的軌跡可通過性判定方法對加工軌跡的有效性進行判定,最后基于自由曲面加工軌跡規(guī)劃方法和軌跡可通過性判斷方法研究成果,完成了機器人磨拋離線編程軟件的開發(fā)。本文的主要研究工作如下:（1）提出一種基于IGS文件滿足弓高誤差的NURBS曲面軌跡規(guī)劃方法。該方法首先對NURBS曲面兩個方向的曲線參數(shù)基于弓高誤差進行插補,根據(jù)NURBS曲線參數(shù)與向量的映射關(guān)系得到曲線的軌跡。然后通過空間坐標(biāo)變換和機器人運動學(xué),將基于工件坐標(biāo)系下的軌跡映射到機器人關(guān)節(jié)空間。最后,利用此方法針對具體自由曲面進行加工軌跡規(guī)劃,結(jié)果表明該方法可以生成弓高誤差約束下的... 

【文章來源】：湘潭大學(xué)湖南省

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１市場上形形色色的自由曲面工件??

幾乎在３Ｃ行業(yè)、五金家具、汽車零部件、重工行業(yè)、醫(yī)療器械、小家電??等制造業(yè)的方方面面，拋光打磨機器人都正在迎來龐大的市場需求［１］。其中，如衛(wèi)浴產(chǎn)??品、葉片、汽車零部件、人工髖關(guān)節(jié)等（如圖１．１）含有自由曲面（無法用畫法幾何與??機械制圖完全清楚表達和傳遞所包含的全部形狀信息的曲面，本文后續(xù)所述工件都指含??有自由曲面的工件），難以通過示教或在線編程逐點校對，對表面粗糙度和耐腐蝕性有??要求、市場需求大的工件的拋光打磨較為復(fù)雜。常見曲面（Ｔ面和圓柱面、球面等可以??用畫法幾何與機械制圖完全清楚表達和傳遞所包含的全部形狀信息的曲面）通�？梢酝�??過曲面上的一個點或多個點計算其余點的信息。而自由曲面無法通過一個點或多個點的??信息直接推算其余點的信息，因此相對于常見曲面在加工軌跡規(guī)劃方面較為復(fù)雜。??ｉｈｌＳ?丨ｆＴ感?Ｋ］??（ａ）水龍頭?（ｂ?Ｈ把手?（ｃ）人工髖關(guān)節(jié)（ｄ）輪轂?（ｅ）飛機渦輪發(fā)動機葉片?（ｆ）水暖件??（ｇ）航空發(fā)動機葉盤（ｈ）高爾夫球頭?（ｉ）槍匣?（ｊ）椅子底部?（ｋ）餐具?⑴駁接爪??圖１．１市場上形形色色的自由曲面工件??然而，目前拋光打磨操作仍以效率低下、加工表面質(zhì)量不一、環(huán)境惡劣的普通磨床??的人工加工（如圖１．２ａ所示）和成本高、通用性不強、價格昂貴的數(shù)控或者專用拋光機??床為主（如圖１．２ｂ所示），機器人拋光技術(shù)（如圖１．２ｃ所示）雖然也有實際應(yīng)用，但是??大多數(shù)都采用耗時、效率低的人工示教方法或者在線編程進行軌跡規(guī)劃等方很多很??難應(yīng)用在自由曲面的加工上。??１

?（ｂ）北京航空航天大學(xué)機器人砂帶磨削系統(tǒng)??圖１．４國內(nèi)外先進機器人砂帶磨拋系統(tǒng)??目前，國內(nèi)利迅達［１６］（如圖１．５ｂ）、北京華航唯實機器人科技有限公司［１８］（如圖１．５Ｃ）、??溫州金石科技有限公司（如圖１．６所示）專注于做機器人拋光打磨系統(tǒng)和解決方案，在??國內(nèi)備受關(guān)注。廣州數(shù)控周營平［１９］對智能打磨拋光控制系統(tǒng)進行了研宄與探討，利用工??業(yè)機器人組合專用取料夾具、送料裝置、恒力拋光打磨機、抽檢及返修裝置、四工位轉(zhuǎn)??４??

【參考文獻】：
期刊論文
[1]面向復(fù)雜曲面的機器人砂帶磨拋路徑規(guī)劃及后處理研究[J]. 毛洋洋,趙歡,韓世博,丁漢.  機電工程. 2017(08)
[2]機器人打磨拋光智能控制系統(tǒng)研究與開發(fā)探討[J]. 周營平.  工業(yè)設(shè)計. 2017(04)
[3]工業(yè)機器人離線編程商業(yè)軟件系統(tǒng)綜述[J]. 魏志麗,宋智廣,郭瑞軍.  機械制造與自動化. 2016(06)
[4]拋光打磨機器人迎來廣闊市場:這些行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)都是怎樣布局的?[J]. 康曉博.  中國機電工業(yè). 2016(11)
[5]基于拉丁超立方體抽樣的六自由度機械臂工作空間分析[J]. 杜健超,孫衛(wèi)紅,馬冠宇.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2016(07)
[6]六自由度打磨機器人張量積曲面軌跡規(guī)劃仿真[J]. 黃玉釧.  計算機仿真. 2015(07)
[7]基于自適應(yīng)采樣的復(fù)雜曲面拋磨軌跡生成算法及其性能對比[J]. 向丹.  組合機床與自動化加工技術(shù). 2015(06)
[8]工業(yè)機器人磨拋柔性加工系統(tǒng)研究[J]. 陳天炎,傅高升.  閩江學(xué)院學(xué)報. 2014(05)
[9]基于等殘留高度的自由曲面加工刀具軌跡規(guī)劃[J]. 韋堯兵,廖波,李運.  新技術(shù)新工藝. 2013(12)
[10]六自由度裝校機器人雅可比矩陣的建立及奇異性分析[J]. 李誠,謝志江,倪衛(wèi),劉楠.  中國機械工程. 2012(10)

博士論文
[1]機器人磨削葉片關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 趙揚.吉林大學(xué) 2009

碩士論文
[1]考慮線纜干涉約束的銑削機器人進刀軌跡規(guī)劃[D]. 羅龍健.湘潭大學(xué) 2017
[2]基于工業(yè)機器人的水龍頭打磨拋光系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)[D]. 黃琴.浙江工業(yè)大學(xué) 2016
[3]基于QPSO算法的雙機器人協(xié)調(diào)裝配多目標(biāo)軌跡規(guī)劃研究[D]. 李俊淵.湘潭大學(xué) 2016
[4]整體螺旋槳型面機器人砂帶拋磨方法及軟件開發(fā)[D]. 王加林.重慶理工大學(xué) 2016
[5]基于三維測量的拋光機器人軌跡規(guī)劃技術(shù)研究[D]. 張暉.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2015
[6]六自由度機械臂可通過性的研究與判定[D]. 徐俊.廣西大學(xué) 2015
[7]葉片機器人磨拋軟件系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)開發(fā)與集成[D]. 李勇華.華中科技大學(xué) 2015
[8]機器人自動化拋光系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)的研究[D]. 馮海濤.浙江大學(xué) 2015
[9]步槍機匣表面機器人恒力砂帶拋光技術(shù)研究[D]. 陳育輝.重慶大學(xué) 2014



本文編號：3030526