一种基于主刚度差值的机器人铣削姿态优化方法
2025-02-25 20:08
No.1344038408493998080
技术概要
PDF全文
本技术一种基于主刚度差值的机器人铣削姿态优化方法,属于机器人铣削加工领域;方法步骤包括:对机器人铣削加工轨迹进行等距离散化划分,对各轨迹点进行编号;在各个加工轨迹点处,计算特定冗余角对应姿态下机器人的刀尖点刚度椭球;将刀尖点刚度椭球投影至铣削加工平面,获取机器人主刚度差值PSD;以全部加工轨迹点对应的主刚度差值PSD之和最大为优化目标,在物理干涉、灵活空间、关节速度的约束下,遍历全部轨迹点的最优冗余角,求解最优机器人铣削姿态。本发明从而使整体铣削过程平稳进行,避免模态耦合颤振的发生。
背景技术
工业机器人具有工作空间大、灵活性好、生产效率高、安全性能好等优势,还可以配合移动导轨进行适用性拓展,并且相对于大型专用机床具有成本优势。然而,工业机器人由于其自身的串联结构特点,具有典型的弱刚度特征。通常来说,6自由度工业机器人的刚度只有传统数控机床的1/50。当机器人进行金属铣削加工时,幅值较大且不断变化的铣削力作用到机器人末端刀尖点,会导致模态耦合颤振现象的发生。模态耦合颤振会使机器人发生剧烈的低频振动,在刀尖点处形成长短轴不断增长的椭圆型振动轨迹,严重影响工件的加工精度,甚至会损坏机器人本体结构。 针对机器人铣削加工中的模态耦合颤振问题,目前普遍的方法是对末端的“刀具-工件”系统建立两自由度运动学模型,基于所建立的动力学方程,分析模态耦合颤振的产生机理。根据推导得到的机器人铣削模态耦合颤振稳定性判据,通过改变工件装夹、优化铣削工艺参数、优化机器人铣削空间姿态等方式实现机器人铣削模态耦合颤振的抑制。 目前,已公开的机器人铣削加工中,对于工件装夹位置的优化方法根据计算得到的颤振稳定性叶瓣图,通过改变工件装夹位置的方式提高了机器人铣削过程中的加工稳定性;已公开的机器人刚度特性的模态耦合颤振抑制方法根据铣削动力学方程的稳定性判据,通过调节进给方向的方式实现了对机器人铣削模态耦合颤振的抑制。但是上述两类方法采用的改变工件装夹、变更进给方向等方式会对机器人加工造成一定限制,没有充分发挥机器人加工的灵活性优点。
实现思路
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该技术已申请专利,如用于商业用途,请联系技术所有人!
技术研发人员:
陈冰  丁钰嘉  魏凯燕  王荣  陈然  邓英鸿  齐俊德
技术所属: 西北工业大学  中国航发动力股份有限公司
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