隨著工業(yè)文明的推進,計算機技術(shù)、控制技術(shù)、智能制造等科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,使得機器人加工在各個加工制造領(lǐng)域發(fā)揮了越來越重要的作用。機器人的柔性加工、智能化加工、數(shù)字化加工已成為未來機械加工的趨勢。然而,在加工一部分較大或者復(fù)雜的自由曲面工件時,因其加工范圍大且可能存在加工死角區(qū)域,導(dǎo)致單個機器人很難完成加工任務(wù)。由此,擴大機器人的加工區(qū)域以及加工過程的柔性化,解決因加工范圍大和工件復(fù)雜而存在加工死角區(qū)域的問題就成為了當前機器人加工的迫切要求。因此提出雙機器人協(xié)調(diào)加工方法就具有了更實際的應(yīng)用前景。本文首先概述了自由曲面及其數(shù)學(xué)描述方法,利用NURBS建立了三維自由曲面運動學(xué)模型。針對自由曲面復(fù)雜、難加工的問題,提出了基于自由曲面曲率和機器人加工工藝相結(jié)合的分片規(guī)劃方法。將自由曲面分成若干個曲率相近、拋磨工藝統(tǒng)一的矩形子曲面片,從而確定了雙機器人拋磨加工自由曲面的路徑,并進行了路徑仿真研究。利用MATLAB軟件中的Robotic tool工具箱,經(jīng)過編寫、調(diào)試程序,建立三維雙機器人運動學(xué)模型。針對雙機器人間的協(xié)調(diào)運動問題,運用空間投影法,通過計算兩個機器人之間的坐標旋轉(zhuǎn)矩陣,得到兩個機器人之... 

【文章來源】：長春大學(xué)吉林省

【文章頁數(shù)】：72 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

工人手

第1章緒論4年，M.J.Tsai[35]等人研制出機器人自動模具拋磨系統(tǒng)。此系統(tǒng)使用的機器人為5自由度機器人，通過力傳感器使機器人拋磨工件保持恒力，并沿規(guī)劃的拋磨軌跡實現(xiàn)對工件表面的拋磨加工；同年，西班牙馬德里科技大學(xué)對機器人拋磨進行研究，建立了機器人拋磨模型，研制開發(fā)出了6自由度機器人拋磨系統(tǒng)[36]；加拿大瑞森大學(xué)研制成功了六自由度并聯(lián)拋磨機器人[37]，如圖1.2（c）所示；2007年，日本東京大學(xué)研制出一套拋磨系統(tǒng)[38],能夠靈活對工件進行拋磨加工。2010年，Nagata[39][40]等人在機器人拋磨系統(tǒng)的控制系統(tǒng)中加入粘滑運動控制策略，使拋磨機器人的運動更加柔性化，同時具有了粘滑運動的能力，使機器人拋磨的效果得到了提高，如圖1.2(b)所示；2014年，新加坡KUO.R.J[41]等人把多個視覺傳感器識別模塊結(jié)合到機器人工具系統(tǒng)中，規(guī)劃機器人的拋磨加工方向，從而研制出了基于視覺傳感器的機器人模具拋磨系統(tǒng)；2015年，Du,H.P[42]等人設(shè)計出了包括運動規(guī)劃和人機界面在內(nèi)的機器人控制系統(tǒng)軟件，研發(fā)出拋磨機器人的自動拋磨技術(shù)和系統(tǒng)，實現(xiàn)了拋磨過程的高度自動化和智能化。（a）日本FS-30自動拋磨機器人（b）德國弗勞恩霍夫工業(yè)中心拋磨系統(tǒng)圖1.2國外機器人拋磨研究現(xiàn)狀1.3.2國內(nèi)機器人拋磨的發(fā)展現(xiàn)狀20世紀90年代，哈爾濱工業(yè)大學(xué)開發(fā)出HITDM-I型示教-再現(xiàn)工作方式的拋磨機器人[43]；1995年，香港城市大學(xué)的趙萬康[44]等人利用掃描路徑法對機器人拋磨自由曲面進行了研究；1997年，吉林大學(xué)機械與航空航天工程學(xué)院的趙繼[45][46]等人采用超聲波振動原理進行了機器人超聲彈性拋磨系統(tǒng)研究；2001年，華中科技大學(xué)機械學(xué)院的袁楚明[47][48]等人研制出了機器人拋磨實驗系統(tǒng)，并對機器人拋磨的工藝性能做了理論研究；2004年，廣東工業(yè)大學(xué)開?

第1章緒論5天大學(xué)設(shè)計并開發(fā)了一種可以對復(fù)雜曲面進行拋磨加工的機器人柔性拋磨系統(tǒng)[50][51]；2008年，吉林大學(xué)研制出了微小拋磨機器人，用于大型工件曲面的拋磨加工[52]，如圖1.3(a)所示；2012年，浙江工業(yè)大學(xué)建立了機器人連續(xù)進動拋光的運動學(xué)模型，通過試驗驗證了模型的準確性[53]。2013年，中國科學(xué)院寧波工程材料研究所研制出了第二代力控制拋磨機器人[54]，如圖1.3(b)所示。（a）微小拋磨機器人（b）第二代力控制拋磨機器人圖1.3國內(nèi)機器人拋磨研究現(xiàn)狀1.3.3多機器人拋磨的發(fā)展現(xiàn)狀多機器人技術(shù)是將兩個或兩個以上的機器人放置在同一個系統(tǒng)中形成一個整體來完成加工任務(wù)[25]。多機器人的協(xié)作加工相比單機器人具有更多的優(yōu)勢[55]。多機器人系統(tǒng)的研究始于上世紀80年代[55]。1984年，美國Clemson大學(xué)機器人與控制實驗室用DECVAXll/750計算機控制兩個PUMA560機器人，并利用兩個機器人進行簡單的搬運實驗[56]；2001年，意大利PRISMA實驗室Caccavale、Natale利用兩臺工業(yè)機器人SMART一3S進行雙機器人插孔實驗[57]；2003年，美國Duke實驗室的KumarM，GargD．P等利用兩臺ABBIRBl40工業(yè)機器人進行了協(xié)調(diào)控制實驗[58]；2013年，陳友東[59]等人針對共享工作空間的雙機器人人系統(tǒng)，提出一種雙機器人碰撞檢測方法和機器人簡化的幾何模型。同年，王殿軍[60]等人研究了雙機器人的協(xié)調(diào)控制，提出雙機器人協(xié)調(diào)主對控制策略，并進行了驗證。2017年，翟敬梅[61]等人提出了能實現(xiàn)自適應(yīng)環(huán)境、人機共融組織和智能決策的多機器人協(xié)同作業(yè)的M2M2A(man-ormachine-to-machinetoactuation)系統(tǒng)。2019年，曾亮[62]研究了水路兩棲環(huán)境下多機器人編隊控制問題，對多地面無人車與多水面無人船構(gòu)建了模型。機器人拋磨系統(tǒng)的研究以及投入使用，使零件的拋磨加工更加?

【參考文獻】：
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碩士論文
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[3]磨粒流研拋異形內(nèi)曲面的大渦數(shù)值模擬及試驗研究[D]. 蘇寧寧.長春理工大學(xué) 2019
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[8]高速重載碼垛機器人能耗最優(yōu)軌跡規(guī)劃和控制研究[D]. 張世杰.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
[9]碳化硅超聲—電化學(xué)拋光仿真與研拋實驗研究[D]. 孫丙鎮(zhèn).哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2016
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本文編號：3237144