在用工成本攀升,制造產業(yè)結構調整的背景下,串聯(lián)六自由度工業(yè)機器人以成本低、自動化程度高、柔性好、安裝空間小等優(yōu)勢,可作為替換傳統(tǒng)機械加工單元的智能化加工設備。相比數(shù)控機床,機器人切削加工更易滿足多品種、小批量、現(xiàn)場加工等的現(xiàn)代生產要求。由于串聯(lián)結構特性導致機器人剛度低,影響了機器人的加工質量和穩(wěn)定性,局限了機器人切削加工的應用范圍。為此,本文針對機器人剛度特性展開研究,通過優(yōu)化機器人銑削過程中的剛度,提升其銑削工藝系統(tǒng)的加工性能。主要研究內容有:以KUKA KR60-3型機器人為研究對象,通過D-H法建立機器人運動學模型,對正、逆運動進行解算和驗證。通過矢量積法求解雅克比矩陣,并利用微分算子推導了力和位移的等價坐標變換。對機器人進行剛度建模,采用靜載荷試驗法辨識了關節(jié)剛度系數(shù)。通過機器人末端力橢球定義了剛度性能指標,實現(xiàn)對剛度的定量分析。利用單一空間點剛度最優(yōu)的位姿篩選算法,得到銑削平面內各點的最優(yōu)銑削位姿及對應的剛度。通過分析工作空間中銑削平面的剛度分布情況,優(yōu)化了工件的銑削位置和高度。此外發(fā)現(xiàn)在一定范圍內,機器人末端到原點連線的距離可作為快捷估算機器人剛度的新方法。同時指出進給方向... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：95 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖1.1兩種銑削工藝系統(tǒng)組成對比圖

。德國弗勞恩霍夫制造技術與先進材料研究所為克服機器人工作空間的局域性，設計了基于Schleicher自驅動平臺的移動機器人加工系統(tǒng)（圖1.3），避免加工過程中任務的分隔及重新定位等問題，顯著提高了生產效率[14]。不僅在機翼這種大型CFRP結構件的生產裝配過程中大量應用機器人，在一些小尺寸的精密零部件加工過程中也有機器人的身影。如A.Burghardt等學者將機器人用于空客A320發(fā)動機零部件制造過程中，利用機器人銑削擴散器邊緣的毛刺，取代了傳統(tǒng)的手工方式，保證了精密加工過程中的可重復性，提高了產品的驗收標準[15]。圖1.2737襟翼銑鉆削平臺[13]圖1.3移動銑削機器人平臺[14]在水電領域，法國Alstom公司與加拿大魁北克水電公司（HQ）通過Scompi機器人對大型水輪機的扇葉進行銑削拋光處理（圖1.4），以合理的成本獲得了更好的表面光潔度[16]。相類似的是新加坡制造技術研究所（Gintic）通過機器人來進行噴氣發(fā)動機渦輪葉片的修復工作，設計具有被動柔順控制及自適應補償?shù)闹悄軝C器人加工系統(tǒng)進行釬焊的去除工作，代替了傳統(tǒng)的人工作業(yè)，有效的提高質量[17]。此外，在軌道交通領域，通過機器人對軌道車輛門框進行銑削[18]；在船舶制造領域，通過機器人對船舶管道系統(tǒng)中玻璃鋼管交叉處相貫線進行銑削[19]，如圖1.5所示。不僅在制造業(yè)有著廣泛的應用，在非傳統(tǒng)機械加工領域，如醫(yī)療、藝術建造等領域也有著亮眼的表現(xiàn)。隨著機器人技術、傳感器技術、圖像視覺技術的發(fā)展，機器人銑削逐漸在骨科外科手術中廣泛應用，如整形外科、腦外科、脊椎外科和關節(jié)外科等手術過程中[20]，都需要對骨材料切削加工。各國學者針對機器人銑削骨材料做了深入

第1章緒論3產效率成為首要解決的目標，但目前普遍采用的大型龍門加工系統(tǒng)由于成本效益并不利于大規(guī)模的擴建，因此，各飛機制造公司將目光投向了工業(yè)機器人。美國TriumphAerostructures公司作為商業(yè)航空部件的組裝基地，針對飛機襟翼設計了基于庫卡機器人的鉆銑平臺（圖1.2），取代了未來規(guī)劃新建的龍門銑自動加工平臺，利用西門子840Dsl數(shù)控系統(tǒng)通過KUKARobotics提供的運動平臺，直接控制機器人，將運動控制與過程控制集成到一個CNC包中，有效的提高了精度和可靠性[13]。德國弗勞恩霍夫制造技術與先進材料研究所為克服機器人工作空間的局域性，設計了基于Schleicher自驅動平臺的移動機器人加工系統(tǒng)（圖1.3），避免加工過程中任務的分隔及重新定位等問題，顯著提高了生產效率[14]。不僅在機翼這種大型CFRP結構件的生產裝配過程中大量應用機器人，在一些小尺寸的精密零部件加工過程中也有機器人的身影。如A.Burghardt等學者將機器人用于空客A320發(fā)動機零部件制造過程中，利用機器人銑削擴散器邊緣的毛刺，取代了傳統(tǒng)的手工方式，保證了精密加工過程中的可重復性，提高了產品的驗收標準[15]。圖1.2737襟翼銑鉆削平臺[13]圖1.3移動銑削機器人平臺[14]在水電領域，法國Alstom公司與加拿大魁北克水電公司（HQ）通過Scompi機器人對大型水輪機的扇葉進行銑削拋光處理（圖1.4），以合理的成本獲得了更好的表面光潔度[16]。相類似的是新加坡制造技術研究所（Gintic）通過機器人來進行噴氣發(fā)動機渦輪葉片的修復工作，設計具有被動柔順控制及自適應補償?shù)闹悄軝C器人加工系統(tǒng)進行釬焊的去除工作，代替了傳統(tǒng)的人工作業(yè)，有效的提高質量[17]。此外，在軌道交通領域，通過機器人對軌道車輛門框進行銑削[18]；在船舶制造領域，通過機器人對船舶管道系統(tǒng)中玻璃鋼?

【參考文獻】：
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本文編號：3463684