一种自由曲面抛光机器人轨迹规划方法

针对机器人抛光自由曲面轨迹规划困难,抛光精度不高等问题,提出了一种机器人抛光轨迹规划方法。该方法在UG软件环境下完成对自由曲面的建模,借鉴铣削加工中刀轨生成方法并结合抛光工艺特点,利用等残余高度算法生成抛光轨迹,在此基础上,提出了改进的Douglas-Peucker算法,该算法用于对抛光刀触点的提取,能够将弓高误差控制在给定的范围内,提高抛光精度,最后根据连续抛光刀位点数据求解出机器人各关节转角。实例表明,该抛光轨迹规划方法精度高,可解决自由曲面抛光轨迹规划问题。     

NURBS曲面无退刀双螺旋线轨迹规划法

从人工分片研磨抛光的机理出发，提出一套全新的双螺旋线轨迹规划算法。该算法产生的螺旋线轨迹起始并终止于子片的外边界，内旋、外旋螺旋线之间用S形回转轨迹圆滑连接，使得连接所有子片的研磨抛光路径成为可能，以实现整张曲面无退刀的分片加工策略，可消除表面撞痕，降低工件的表面粗糙度。用Matlab对算法进行了仿真，规划的加工轨迹达到了预期效果。     

抛光机器人轨迹连续性规划与仿真

本文分析了3P3R型抛光专用机器人的结构特点,并指出其在抛光加工中的优势特征。针对该机器人,建立D-H坐标系,进行运动学正反解分析。在工件坐标系下,以三次参数曲线为基础,进行抛光加工轨迹插值规划。实现了抛光轨迹位置和方向的连续变化。通过仿真方法,说明了该轨迹连续方法,在轨迹贴合程度和进给速度方面的优势。数据表明,应用轨迹连续方法,可提高加工质量,简化示教工作。     

一种面向叶片的机器人抛磨轨迹规划方法

为了实现对叶片的自动化抛磨加工,提高抛磨质量,提出了一种面向叶片的机器人抛磨轨迹生成方法。该方法在传统的分层切片算法的基础上改进了交点追踪方式,使生成的轨迹更加完善,效果更好。通过CAD/CAM技术对叶片进行建模,生成叶片的三角网格模型。对该模型进行分层切片处理,得到抛磨运动轨迹。在此基础上,确定机器人抛磨姿态并进行运动学逆向求解,得出机器人各关节运动转角。仿真与实验结果表明,该抛磨轨迹规划方法,可以有效提高叶片工件表面加工质量。     

机器人模具抛光自由曲面刀具轨迹的生成研究

以HNC-IR教学机器人为对象,对机器人模具抛光中自由曲面的抛光刀具轨迹的生成和干涉处理进行了研究,提出了适合于机器人抛光的面自由曲面刀具轨迹生成算法,此算法生成的抛光刀具轨迹具有形式简单、在曲面表面分布均匀等优点,适合于机器人抛光。     

基于蚁群算法的机器人切割轨迹规划

针对机器人切割软件开发过程中出现的切割轨迹规划问题,提出基于基本蚁群算法求解多轮廓混合轨迹加工路径规划方法。分析了机器人切割轨迹以及规划目标,并设计了符合机器人切割加工实际的改进蚁群算法。通过与图元顺序以及按最近距离求解的算例仿真结果对比,表明了蚁群算法应用于机器人切割轨迹规划的有效性。     

开式整体叶盘叶片型面数控抛光编程技术

为了实现整体叶盘叶片型面数控抛光,针对五坐标数控抛光机,研究开式整体叶盘叶片型面数控抛光轨迹规划与编程技术。通过分析多坐标数控抛光系统结构及开式整体叶盘抛光工艺方法,提出面向抛光加工的路径规划方法,选择分段直纹面拟合逼近叶片型面,利用分段直纹面的直母线直接生成刀位轨迹。最后进行了数控抛光实验验证,实现了整体叶盘叶片型面抛光的机械化和自动化,极大地提高了整体叶盘的抛光效率,为航空发动机整体叶盘的使用性能和安全可靠性提供了保障。     

考虑材料去除特性的球形刀具抛光轨迹规划新方法

采用传统的轨迹规划方法时，由于未考虑抛光过程中刀具-工件接触力学特性的变化，容易产生过抛光或欠抛光现象。为此，提出一种考虑材料去除特性的轨迹规划新算法。基于赫兹理论，得到了球形抛光刀具与曲面接触区域的压强分布与速度分布，据此建立了抛光过程材料去除模型，并给出了相邻抛光轨迹的最优行距数值解法。分析了刀具姿态角对材料去除深度和轨迹规划算法结果的影响，通过优化行距与进给速度来适应相邻轨迹刀具姿态角的变化，以避免欠抛光与过抛光。仿真与试验结果表明，该算法能有效保证材料去除均匀性，达到期望的材料去除深度，抛光后的表面质量相对等参数法更佳。     

4+2自由度叶片抛磨专用机器人轨迹规划方法研究

砂带抛磨作为复杂曲面叶片精密加工的最后一道工序,其加工质量直接影响叶片的服役性能和寿命。传统6自由度机器人多关节串联具有明显的弱刚性,在末端夹持大型叶片时抗变形能力欠佳。为此,文章自主设计研发了4+2自由度叶片抛磨专用机器人系统,并开展复杂曲面叶片抛磨轨迹规划方法研究。首先基于D-H法建立该机器人运动学模型,进行机器人运动学的正、逆解的求解;其次给出了综合考虑抛磨工具与工件曲率的干涉、刀路轨迹行距和轨迹点密度对残留高度的影响规律的轨迹规划方法,建立了2个单元的协同运动模型保证叶片的加工实现;最后通过叶片抛磨轨迹数控程序验证了所获得的抛磨轨迹的正确性。     

机器人光学自由曲面气囊抛光工具的位姿研究

为了更好实现光学自由曲面的有效加工,根据计算机控制光学表面成型技术原理,将工业机器人与气囊抛光技术相结合,提出一种光学自由曲面加工的新方法。本文首先建立了机器人抛光系统,分析了气囊抛光工具与工件表面的抛光位姿关系,然后根据气囊抛光工具与工件表面的数学关系,提出一种气囊抛光工具的位姿求取算法。在此基础上,以六轴工业机器人为实验平台,对确定的自由曲面进行计算验证,规划出抛光路径,推导了气囊抛光工具姿态控制算法。结果表明,该位姿求取算法满足机器人气囊抛光技术的要求,能够实现理想的抛光工具姿态控制。     

直接示教机器人的位姿优化算法研究与实现

直接示教型机器人具有示教方便、操作简单等特点,在喷涂、弧焊、抛光等任务轨迹复杂的机器人加工领域具有较高的应用价值。但由于人手在直接示教时存在抖动,若直接采用示教轨迹点进行再现,机器人在运动过程中往往会产生振动,从而影响加工质量,甚至缩短机器人的使用寿命。针对上述问题,提出了一种基于曲线拟合的机器人位姿优化算法,可对机器人的位姿轨迹进行平滑处理。首先对直接示教轨迹进行均匀重采样,分别利用B样条曲线和四元数曲线对采样点位置数据和姿态信息进行拟合,然后采用泰勒展开法对曲线进行插补,最后通过实验验证了该算法的有效性,并将该算法应用于自行研制的六关节直接示教喷涂机器人,实验结果表明有效减小了机器人再现时的振动。     

自由曲面抛光机器人的位姿规划和控制

针对当前机器人气囊抛光自由曲面的位姿求解困难、加工运行状态较差等问题,提出一种机器人抛光自由曲面位姿求解和控制的新方法。通过分析工件面形和抛光轴位姿的变换关系,对抛光轴进行位姿求解计算,然后针对自研机器人进行运动学求解,在此基础上,对确定的面形进行计算并修整轨迹,最后通过ROS系统仿真验证并进行抛光实验。结果表明,该位姿求解算法能够满足气囊抛光机器人对自由曲面的加工需求,获得理想的刀具位姿控制效果。     

机器人模具抛光系统中抛光工具位姿研究

为了弥补抛光机器人通过示教方式采集抛光点的不足,充分利用了模具数控加工在路径规划方面的功能,生成模具加工表面刀位点,编写算法提取在UG NX 7.5的CAM模块上生成的模具加工数控刀位数据,并在这些数据的基础之上,设计了工业机器人抛光工具的位姿算法。     

基于组合曲面的叶片仿真造型

为解决叶片数控加工过程中由于叶片缘头曲率较大且易发生突变,造成加工干涉的问题,提出了一种基于组合叶片的多层螺旋线轨迹规划算法。采用组合曲面的方法,将叶片截面线划分为前缘、后缘、叶盆和叶背四个部分,提出了多层的螺旋轨迹算法。利用VERICUT完成了其虚拟仿真,证明该算法能够满足加工要求。     

基于离线编程的机器人打磨轨迹规划

开发了机器人打磨抛光系统,并提出一种基于离线编程的机器人打磨轨迹规划方法,利用离线编程软件快速生成打磨程序,用于复杂轨迹的打磨。将该方法用于一种不锈钢三通分水器的抛光打磨,实验结果表明:该方法生成的程序能够精确地完成打磨作业,效果良好,具有一定的实用性。     

气动人工肌肉驱动三自由度球面并联机器人关节的位置控制研究

将气动人工肌肉驱动器应用于柔索驱动三自由度球面并联机器人关节，介绍了该机器人关节的运动学模型，提出了一种简便的轨迹规划方法，建立了关节的实验测控系统，应用智能PID算法控制气动人工肌肉的位置从而实现对关节末端的位置控制，在现有的实验条件下，取得了比较满意的控制结果。     

门把手抛光机器人工作站设计

在对门把手抛光加工工艺分析及对抛光加工进行轨迹设计的基础上,对门把手抛光机器人工作站进行总体设计,同时设计了门把手自动抛光用的专用夹具、砂带机及砂轮机,完成了门把手抛光机器人工作站用工业机器人的选型,解决了实现门把手工人手动抛光到机器人自动抛光的技术难题。     

大型螺旋桨双机器人自动磨削系统的研究

大型螺旋桨是船舶运行中的核心部件,人工抛光无法保证加工质量。为解决这个问题,研发了针对大、中型复杂曲面铣削加工及研磨抛光的智能磨削机器人系统,系统配备工业机器人、力/位混合控制装置、视觉装置、离线轨迹规划系统。可以实现对叶曲双面同时进行铣削加工及研磨抛光。成功地解决了手工打磨加工一致性和精度差等问题,改善了工人的操作环境,提高了生产效率。     

基于S7-1200PLC和时域分析的工业机器人移动轨迹最优化规划方法

受到规划算法的影响，导致工业机器人协同规划过程的平均求解耗时较高。因此，提出基于S7-1200PLC和时域分析的工业机器人移动轨迹最优化规划方法。针对工业机器人的实际工作环境，提取轨迹规划约束条件，并依托于S7-1200PLC，设计轨迹跟踪控制器，参数化预测时域内的工业机器人移动轨迹控制增量，建立滚动时域轨迹规划算法，结合滚动规划框架，得到最优的工业机器人移动轨迹最优化规划序列。实验结果表明：所提出的最优化规划方法协同规划求解耗时，相比其他两种方法，分别降低了51.52%和60.25%。     

基于粒子群优化算法的五自由度机械臂轨迹规划

为了让机械臂的工作时间达到最优,以自主研发的抛光机器人样机为研究对象,针对手表表壳表耳部分的抛光过程,提出PSO算法对五自由度机械臂轨迹规划进行优化,并通过MATLAB软件进行机械臂的仿真与分析。仿真结果表明,基于PSO算法的轨迹规划使机械臂在工作过程中加加速度不会产生突变,运动轨迹精度高,机械臂工作时间达到最优。