压脚压紧力作用下的机器人变形预测和补偿

针对工业机器人在压脚压紧力作用下由于结构变形所引起的压脚沿工件表面滑移的问题,提出压脚约束下的机器人刚度模型,并基于该模型对机器人变形进行预测和补偿,以提高机器人制孔的定位精度. 基于改进的Denavit-Hartenberg方法建立机器人运动学模型;在此基础上,通过研究机器人末端平移变形与压脚压紧力之间的相互耦合关系,建立压脚约束下的机器人刚度模型,通过基于L-M算法的关节刚度辨识实验获得机器人6个关节刚度的具体数值;应用该刚度模型预测一定压脚压紧力作用下不同孔位的机器人末端平移变形,并对理论孔位信息进行离线补偿. 试验结果表明,在采用上述方法补偿机器人滑移变形后,机器人制孔的平均位置误差由原先的0.22 mm降低到0.05 mm,满足机器人自动化制孔定位精度要求.     

面向螺旋铣制孔过程的压脚压紧力优化

为了优化机器人螺旋铣制孔过程中末端执行器的压脚压紧力取值,提高末端执行器与工件的接触刚度,消除压紧力取值对加工孔的孔径精度、表面粗糙度、孔位偏差等的影响,采用解析法确定压紧力取值的许用范围.通过建立螺旋铣制孔过程有限元仿真模型,研究许用范围内不同压紧力对加工孔质量的影响,给出压脚压紧力的最优值.通过制孔实验对比分析不同压紧力下的加工孔质量,实验结果表明,在优化后的压脚压紧力作用下,加工孔的圆柱度可以有效控制在0.013mm以内,孔的内壁表面粗糙度可以提升至1.6μm以内.     

机器人精镗飞机交点孔的颤振分析与识别

针对机器人精镗飞机交点孔时容易出现颤振,影响加工表面质量的问题,通过分析颤振发生时的压脚位移信号,提出基于Hilbert-Huang变换的颤振特征提取方法,实现机器人镗孔颤振的快速识别.对颤振前后的压脚位移信号进行时域分析和频域分析,获得颤振发生的频段.将压脚位移信号进行经验模态分解,得到一系列具有不同频段的固有模态函数（IMFs）.根据颤振频段筛选出与颤振相关的IMF,通过Hilbert变换得到瞬时频率.分析瞬时频率的变化规律,从中提取颤振特征以识别颤振.试验结果表明,在机器人镗孔系统中,此方法能够在颤振形成前0.5 s及时识别颤振.     

薄壁零件高速铣削振动影响因素研究

铣削振动埘薄壁零件的加工过程有很人的影响.进行了薄壁件动态特性分析工艺试验,在不同走刀顺序、小同切削参数下进行了振动位移动态信号分析,对试验结果进行了讨论;研究了几种切削参数对薄壁零件加工颤振的影响,通过对比,得到了系列有益的结论:为了保证薄壁零件加工过程的平稳和加工质量,应采用火径向切深、小轴向切深的切削方式、选择合适的每齿进给量和切削速度等,为进一步研究薄壁件切削加工动态特性、进行切削参数优选奠定了基础.     

汽车制动系统用滚珠丝杠副振动检测方法

针对汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动检测技术进行研究. 根据汽车制动系统用滚珠丝杠副的结构、尺寸和运动特征,提出振动检测方法,研制振动检测设备;基于运动学得出滚珠丝杠副在螺母旋转条件下的滚珠公转角速度、自转角速度及滚珠通过反向器频率的表达式;以某电动助力制动系统用滚珠丝杠副为试验对象,在螺母旋转驱动以及不同转速条件下测量丝杠沿轴向和径向的振动. 通过分析振动幅值的时频分布特征,发现被测丝杠副在滚珠通过反向器频率及其倍频附近具有较大的振动幅值. 采用一倍频程均方根(RMS)评价汽车制动系统用滚珠丝杠副的振动水平,得到滚珠丝杠副的振动能量在不同转速条件下的倍频程分布特征.     

基于压脚位移补偿的机器人制孔锪窝深度控制

为了解决机器人自动制孔过程中由于飞机壁板变形和振动引起的锪窝深度控制问题,提出将终端执行器压脚位移作为实时补偿信号的制孔进给轴全闭环控制系统设计方法;根据制孔过程中压脚振动的实际频率特性,引入低通滤波器,考虑飞机壁板锪窝深度精度要求确定截止频率,有效抑制压脚高频振荡对进给轴位置精度的影响,保证锪窝深度以及加工孔的表面质量.在材料为铝合金的圆弧工件和平面工件上,分别加工直径为5.8和9.8mm的孔.实验结果表明,该系统可将加工孔的锪窝深度误差控制在0.02mm以内,表面粗糙度达到0.8μm.     

末端执行器压脚气动伺服控制系统设计

针对机器人自动制孔系统中末端执行器压脚作用到工件表面时产生冲击问题,提出压脚机构位置缓冲控制方法.在建立压脚机构气动非线性模型基础上,通过摩擦力模型补偿,设计一种滑模控制器,以压脚与工件之间的相对位置作为控制输入,压脚相对于执行器的位移作为控制反馈,构成压脚机构位置全闭环控制系统,实现压脚机构快速定位到工件表面,同时减小对工件表面的冲击.实验结果表明,压脚机构经过位置缓冲控制后,对工件表面冲击力减小到无缓冲控制时的2.5%.     

运动状态下柔性关节机器人振动环境预测

为研究柔性关节机器人运动状态下的振动特性,提出一种机构振动环境预测新方法. 以3自由度单臂机器人系统为研究对象,将结构中的行波理论与机器人关节旋转变换矩阵相结合,通过各结点力平衡及位移边界条件,建立机构系统在运动状态下的环境预测模型. 对运动状态下的机器人系统进行振动实验,结果表明本文方法可行.     

一种工业机器人模态分析仿真与试验研究

以某工业机器人为研究对象,基于模态理论,通过仿真和试验方法开展机器人的模态分析.首先建立典型姿态下机器人的三维模型,利用ANSYS Workbench软件与ADAMS软件分析机器人的理论模态,得到固有频率和模态振型等动态特性,并确定了振动薄弱部位.其次使用力锤法开展机器人试验模态分析,并对机器人进行振动试验验证仿真结果的正确性.最后针对振动表现剧烈部位提出优化方案.分析结果表明：该机器人关节2、关节3易引起低频振动,且机器人小臂相对其他部件刚性较弱.研究结果可对机器人优化设计与工作性能改进提供理论和试验参考.     

考虑轴向力作用下车-桥耦合系统的动力学建模与分析

应用达朗贝尔原理和振型分解法,建立了在桥梁轴向力作用下车-桥系统的动力学方程,利用Newmark-β方法,对车桥耦合问题进行数值求解,比较分析了桥梁轴向力、车速等对系统动力学响应的影响。研究表明:桥梁的轴向预拉力可有效地抑制桥梁的横向振动、减小车辆动力响应幅值以及车桥     

机器人行星复合铣削技术验证实验

为提高大型铝合金构件的机器人铣削加工效率而不降低加工质量,开展机器人铣削对比实验研究,探索行星复合铣削方法在机器人切削加工领域应用的可能.提出一种机器人行星复合铣削工具系统,介绍其基本结构与运行原理,并通过建立刀尖运动轨迹模型比较机器人行星复合铣削与机器人端铣刀尖运动轨迹特征.开展Al-2024单因素机器人铣削试验,对比研究机器人行星复合铣削与沿X或Y方向进给的机器人端铣在加工效率、表面粗糙度和切削力等方面的差异.结果表明:相对于机器人端铣,机器人行星复合铣削的加工效率至少提升21.34%,表面粗糙度至少降低33.33%,同时其最大切削力分量和轴向切削力均优于机器人端铣.机器人行星复合铣削相当于多个间隔固定相位角的摆线铣削的有序组合;在相同机器人系统配置与加工参数组合的条件下,机器人行星复合铣削的加工性能优于机器人端铣.研究结果为实现大型铝合金构件高效机器人铣削提供了新方案.     

Forced transverse vibration of rolls for four-high rolling mill

In order to investigate the forced transverse vibration of rolls under distributed draught pressure and moment of bending roll force, the forced transverse vibration model of rolls for four-high rolling mill was established. The work roll and backup roll were considered as elastic continuous bodies that were joined by a Winkler elastic layer. According to Euler-Bernoulli beam theory, the forced transverse vibration of rolls was analyzed based on modal superposition method. The forced vibration equations were established when the draught pressure and moment of bending roll force were imposed on the rolls respectively. Numerical modeling was made on 2 030 mm cold tandem rolling mill of Baoshan Iron and Steel Company. Simulation results show that when the work roll is only subjected to different forms of draught pressures, the vibration curves of work roll and backup roll are quadratic curves with amplitudes of 0.3 mm and 45 μm, respectively. When only the moments of bending roll force are imposed on the work roll and backup roll, the vibration curves of work roll and backup roll are quadratic curves, and the amplitudes are 5.0 and 1.6 μm, respectively. The influence of moment of bending roll force on the vibration of work roll is related with the bending roll force.     

新型除锈爬壁机器人附壁建模与仿真

设计了1种永磁真空混合附壁的船舶壁面除锈爬壁机器人,该机器人负载大、本体重,机器人的附壁面法向存在水射流反冲力和真空负压压力.建立了机器人下滑和后翻两静态模型,结合船壁面法向的3种受力状态,分别对下滑模型和后翻模型进行了分析,并将两模型永磁单元所需吸附力进行了对比.仿真和实验结果表明,真空负压提高机器人附壁能力明显,可以较大地降低永磁吸附单元所需吸附力,减小机器人负载,较低的真空负压可实现辅助永磁良好附壁,在保证灵活运动的前提下吸附可靠.     

超声辅助振动工具阴极的超声振动装置研究

提出采用超声辅助振动工具阴极实现小初始加工间隙电解去毛刺加工。设计了一种安装在针阀体喷孔脉冲电流电解去毛刺试验装置的超声辅助振动阴极结构。对超声振动装置的超声波发生器和超声波振动系统进行了研究。通过针阀体喷孔电解去毛刺试验结果表明:超声辅助振动阴极结构有利于减小间隙误差,从而喷孔内入口处倒圆半径偏差得以减小,流量分散度有所降低。     

一种基于力觉的机器人对孔装配方法

针对带电作业机器人更换金属氧化物避雷器过程中精确对孔装配的需要,提出一种基于力觉自主控制机器人在绝缘横担上寻孔并装配避雷器的方法。控制过程中针对避雷器下端头的特殊形状以及电杆绝缘横担的作业场景,在机器人末端加装力觉传感器,将转换后的力作为被控量,设计一种由触担、寻孔、渐入和插入四个过程构成的对孔装配策略,使机器人能够将避雷器的下端头准确地插入横担上的安装孔。试验结果验证了所提方法的有效性。     

纵向剪切波作用下长型地下结构与Pasternak地基相互作用研究

为了研究在剪切波沿地下长型结构纵向传播情况下,惯性力对于结构与地基动力相互作用的影响,采用Pasternak地基模型,分别建立长型地下结构静力平衡方程、自由振动方程和强迫振动方程.通过振型叠加法将偏微分方程简化为常微分方程,利用微分算子法分别求得静力平衡方程、自由振动方程和强迫振动方程的解析解.通过算例计算,考虑地基土硬度对于地基基床系数k0、剪切波速vs、泊松比υ、地基土剪切模量G0的影响,比较并分析静力平衡方程解与强迫振动方程解的差别,得出当地基土硬度较大的情况下惯性力影响较小的结论.     

一种基于力觉的机器人对孔装配方法

针对带电作业机器人更换金属氧化物避雷器过程中精确对孔装配的需要,提出一种基于力觉自主控制机器人在绝缘横担上寻孔并装配避雷器的方法。控制过程中针对避雷器下端头的特殊形状以及电杆绝缘横担的作业场景,在机器人末端加装力觉传感器,将转换后的力作为被控量,设计一种由触担、寻孔、渐入和插入四个过程构成的对孔装配策略,使机器人能够将避雷器的下端头准确地插入横担上的安装孔。试验结果验证了所提方法的有效性。     

High efficiency axial deep creep-feed grinding machining technology of engineering ceramics materials

Axial deep creep-feed grinding machining technology is a high efficiency process method of engineering ceramics materials, which is an original method to process the cylindrical ceramics materials or hole along its axis. The analysis of axial force and edge fracture proved the cutting thickness and feed rate could be more than 5-10 mm and 200 mm/min respectively in once process, and realized high efficiency, low-cost process of engineering ceramics materials. Compared with high speed-deep grinding machining, this method is also a high efficiency machining technology of engineering ceramics materials as well as with low cost. In addition, removal mechanism analyses showed that both median/radial cracks and lateral cracks appeared in the part to be removed, and the processed part is seldom destroyed, only by adjusting the axial force to control the length of transverse cracks.