列车预装配柔性实验平台机械手设计研究

针对现有高速列车车厢预装配实验平台制造成本高,重复利用率低,定位精度差的问题,对装配对象结构特征、装配工艺需求等方面进行了研究,提出了一种基于曲面特征点离散化法及多点柔性夹持技术的列车预装配柔性实验平台机械手定位方法;设计了可重复利用、驱-动分离的自动化、低成本高铁车厢预装配柔性实验平台机械手;通过ANSYS有限元分析工具对机械手关键零部件的强度进行了分析,验证了机械手结构的安全可靠性,获得了机械手的优化结构。利用简易车体装配台对机械手定位方法的可行性及预装配柔性实验平台的装配效果进行了验证。研究结果表明,该柔性实验平台能实现真实模拟车厢装配环境、准确定位车厢关键零部件等多项功能,整机制造成本低、装配效率高。     

编织型气动人工肌肉迟滞现象建模与应用

气动人工肌肉被广泛应用于柔性机器人、仿生机器人等多种机器人研究领域。但气动肌肉具有很强的非线性与明显的迟滞现象,直接限制了气动肌肉的精确控制。针对气动肌肉动力学建模问题,建立包含理想项与非线性迟滞项的完整气肌模型。通过仿真分析证明加入滞回模型后气肌的精度得到了提升：去程时精度提高了10%,回程时精度提高了33%。进一步,将该模型应用于机器人力控制关节上。通过曲面轨迹跟踪试验证明力控制精度从±15 N提升到了±5 N,同时将回程段控制精度提高了40%,并有效解决了力控制关节回程输出力不准确的问题。为进一步提高机器人柔性加工和装配领域的力控制精度提供了理论依据。     

砂带磨削机器人磨削曲面工件的工作空间及加工轨迹分析

研究了机器人砂带磨削加工技术,以克服传统磨削加工工作环境恶劣、劳动强度大的缺点。针对曲面工件的磨削加工任务,研究设计了3P3R构型的砂带磨削机器人;通过对该机器人运动学和工作空间的分析,应用数值分析方法得到机器人的大致可达工作空间;对待加工工件表面点进行数学建模,应用蒙特卡洛法对曲面工件的磨削加工轨迹进行了仿真分析,得到所有待加工表面点最接近于加工时的机器人姿态。分析结果不仅判断了工件是否具有可加工性,而且仿真分析的加工轨迹为工件加工的示教编程提供引导,同时提供了一种离线编程的途径。     

复合材料加工领域机器人的应用与发展趋势

随着复合材料在多个行业,尤其是航空航天领域的应用占比越来越高,对复合材料成型加工的低成本,高效率,自动化的需求也日益迫切。机器人或机器人化的设备在某些复合材料的加工成型方法中具有独特优势,可以实现更高的自动化水平,更低的生产成本,制造更复杂的零件。介绍了目前国内外在机器人复合材料加工领域的研究现状,讨论了未来机器人在复合材料加工的发展趋势。     

多工位工作岛式抛光机器人工作空间分析及布局优化

为了提高水龙头等工件的抛光效率,提高抛光精度及质量,设计了新型多工位工作岛式抛光机器人.为使该机器人结构更加紧凑,在建立抛光机器人运动学和逆运动学方程基础上,分析了该机器人的灵活加工空间,提出采用多目标的粒子群法对抛光机器人的多个布局参数进行优化分析.该方法同时对抛光机器人的2个重要布局参数进行了优化,并应用粒子群法计算该机器人抛光不同大小工件时各自由度的最大关节空间.最后通过分析抛光机器人在不同工作平面上的灵活加工点验证了优化结果的正确性.实验结果表明,优化布局后的机器人完全能满足指定工件的抛光加工需求,并有较大的加工余量,获得了较好的实验抛光效果.     

机器人轨迹跟踪精度对铣削再生颤振的影响

针对工业机器人低轨迹精度导致的轨迹跟踪误差，分析了切削过程中动态切削厚度和时滞效应对轨迹跟踪误差的响应。考虑轨迹跟踪误差引起的加工底面过程阻尼增加现象，建立包含轨迹误差的动态切削力模型。通过铣削实验验证了该模型，发现了机器人轨迹跟踪误差引发的动态切削厚度变化、时滞效应以及过程阻尼增加等现象能够提高临界轴向切深，扩大铣削加工的稳定域，但会降低表面质量与尺寸精度。本文的理论模型解释了在机器人铣削实验过程中出现的颤振发生又逐渐消失的特殊现象，为提高机器人铣削效率及抑制铣削颤振提供了理论模型。