本文關鍵詞：復雜曲面機器人研拋關鍵技術研究

  更多相關文章： 精密加工 復雜曲面 機器人自動化研拋系統(tǒng) 力控制 路徑規(guī)劃

【摘要】：目前我國復雜曲面零件光整加工階段的研拋加工基本以人工操作為主,加工質量難以得到有效的保證,費時費力,效率很低,而且大部分工作環(huán)境不適宜工人去操作,因此曲面光整加工的智能化和自動化,作為實現高質、高效、低成本的制造的重要環(huán)節(jié),日益受到產業(yè)和學術界的重視。本文主要圍繞復雜曲面機器人智能自動化研拋系統(tǒng)的關鍵技術進行了相關研究。主要研究內容概括如下:1)自行搭建了復雜曲面機器人自動化柔順研拋加工系統(tǒng)平臺,自主研發(fā)設計了一種柔性研拋工具,該研拋工具結構特有的柔順特點使其能夠模仿人手進行研拋加工,克服了機器人剛度與柔性之間的矛盾。2)介紹了柔性盤與曲面工件表面接觸時的壓強分布模型,同時對柔性盤研拋區(qū)域的相對線速度分布進行理論推導,用微元積分原理和移動材料去除指數建立了研拋材料去除廓形的理論方程,分析了主要研拋工藝參數對曲面工件表面材料去除廓形的影響規(guī)律。介紹了復雜曲面研拋加工路徑規(guī)劃中的行切法和環(huán)切法,通過分析比較選擇更適合復雜曲面機器人自動化研拋加工中的行切法進行軌跡規(guī)劃。3)在機器人運動空間描述了研拋工具末端位姿,介紹了機器人的坐標系變換,研拋盤的受力分析及重力補償算法,建立了機器人被動柔順研拋工具末端與外界環(huán)境接觸的簡化模型并詳細介紹了基于位置內環(huán)的力外環(huán)控制策略方案。4)介紹了機器人研拋力控制系統(tǒng)軟件并對其性能進行了測試,結果表明基本實現恒壓力研拋,控制精度在±3N~5N,應用自行搭建的研拋加工系統(tǒng)平臺對NAK80模具鋼曲面工件進行研磨和拋光加工實驗,結果顯示粗糙度Ra=0.025μm,基本接近鏡面效果,很好地滿足了實際需求,證明復雜曲面機器人自動化高精研拋加工的可行性和有效性。
【關鍵詞】：精密加工 復雜曲面 機器人自動化研拋系統(tǒng) 力控制 路徑規(guī)劃
【學位授予單位】：沈陽理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-18
• 1.1 課題的研究背景與意義12-13
• 1.2 國內外研究發(fā)展現狀及趨勢13-15
• 1.3 論文主要研究內容及技術路線15-18
• 第2章 機器人自動化研拋加工系統(tǒng)18-29
• 2.1 機器人研拋系統(tǒng)構成及功能18-19
• 2.2 系統(tǒng)硬件構成19-21
• 2.2.1 六自由度工業(yè)機器人及控制柜19-21
• 2.2.2 其他附屬裝置21
• 2.3 機器人末端研拋工具21-24
• 2.3.1 研拋工具的設計要求21
• 2.3.2 柔性研拋工具結構設計21-23
• 2.3.3 氣動馬達23
• 2.3.4 六維力/力矩傳感器23-24
• 2.4 系統(tǒng)通訊方案的建立24-27
• 2.4.1 控制PC機與機器人控制器之間的通訊25-26
• 2.4.2 六維力/力矩傳感器與上位機之間的通訊26-27
• 2.5 本章小結27-29
• 第3章 研拋加工材料去除廓形建模及路徑規(guī)劃29-42
• 3.1 表面材料去除廓形建模29-34
• 3.1.1 研拋材料去除機理分析29-30
• 3.1.2 理論基礎30-31
• 3.1.3 柔性盤接觸壓強建模31-32
• 3.1.4 柔性盤接觸區(qū)域線速度分析32-33
• 3.1.5 研拋曲面工件表面材料去除廓形建模33-34
• 3.2 研拋材料去除廓形分析34-37
• 3.2.1 研拋壓力對去除廓形的影響35
• 3.2.2 柔性盤轉速對去除廓形的影響35-36
• 3.2.3 進給速度對去除廓形的影響36-37
• 3.2.4 研拋傾角對去除廓形的影響37
• 3.3 研拋加工路徑規(guī)劃37-40
• 3.3.1 復雜曲面研拋加工行切法軌跡規(guī)劃38-39
• 3.3.2 復雜曲面研拋加工環(huán)切法軌跡規(guī)劃39
• 3.3.3 行切法與環(huán)切法軌跡規(guī)劃的對比39
• 3.3.4 復雜曲面研拋加工行切法軌跡規(guī)劃的實現39-40
• 3.4 本章小結40-42
• 第4章 研拋力控制策略42-54
• 4.1 研拋工具末端位姿在機器人運動空間描述42-44
• 4.2 坐標變換44-48
• 4.2.1 位置坐標變換44-45
• 4.2.2 旋轉坐標變換45-47
• 4.2.3 齊次坐標變換47-48
• 4.3 研拋工具受力分析及重力補償算法48-50
• 4.4 機器人研拋力控制策略50-53
• 4.5 本章小結53-54
• 第5章 實驗與分析研究54-71
• 5.1 機器人研拋力控制系統(tǒng)性能測試實驗54-57
• 5.1.1 平面研拋力控制系統(tǒng)性能測試54-55
• 5.1.2 曲面研拋力控制性系統(tǒng)性能測試55-57
• 5.2 復雜曲面機器人自動化系統(tǒng)研拋加工實驗57-67
• 5.2.1 曲面工件材料及三維模型57-58
• 5.2.2 研拋加工實驗設備58-59
• 5.2.3 研拋軌跡生成59-60
• 5.2.4 機器人自動化研拋工藝過程規(guī)劃60-63
• 5.2.5 加工工藝路線制定及研拋實驗結果分析63-67
• 5.3 研拋效果的評定參數67-70
• 5.3.1 研拋工件表面質量67-68
• 5.3.2 研拋加工效率68-70
• 5.4 本章小結70-71
• 結論71-73
• 參考文獻73-77
• 攻讀碩士期間發(fā)表的論文和取得的科研成果77-78
• 致謝78-79

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本文編號：914257