大型曲面自适应研抛机器人运动学仿真.pdf

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1、机械设计与制造第5期152MachineryDesign&Manufacture2011年5月文章编号：1001—3997(2011)05—0152—02大型曲面自适应研抛机器人运动学仿真水刘启童詹建明毛建华(宁波大学机械工程与力学学院，宁波315211)KinematicssimulationofadaptivepolishingrobotforIargefreeformsurfaceUUQj—tong，ZHANJian—ming，MAOJian-hHa(FacultyofEngineering，NingboUniversity，Ningbo315211，China)【摘要】为了提

2、高加工效率，提出了一种安装盘状工具在大型曲面上进行自适应研抛加工的机器人，可以在行进中进行作业。在分析了大型曲面的特征，针对盘状工具多点切触加工的特点，确定了机器人的技术构成。通过Pro／Engineer软件建立了研抛机器人的虚拟模型，研究了自适应研抛机器人和加工系统的运动学并建立了数学模型，应用Adams和Matlab软件对研抛机器人的自适应性和整机运动性能进行了联合仿真。仿真结果表明研抛机器人及其工具系统具有良好的动态性能，为研抛机器人系统的设计、制造和控制提供参考依据。关键词：大型曲面；研抛机器人；运动学；Adams仿真【Abstract】Adaptivepolishingro

3、botwithdiscoidtoolforlarge~eformsurfaceisproposedinordertoimprovetheefficiency，whocouldworkunderway．Byanalyzingfeaturesoflargefreesurfaceandmul-ti-pointcontactofdiscoidtool，technicalcompositionoftherobotisdetermined．AvirtualmodelfortherobotisestablishedbyPro／Engineer．Meantime，theadaptivepolishi

4、ngrobotanditsprocessingsystemsisstudiedandamathematicsmodefisestablished，andkinematicssimulationWaSexecutedbasedonAdamswithMatlab∞wel1．whichresultsprovethattherobotanditstoolpolishingsystemisgoodindynamicper—formance，andprovidesreferenceforthedesign，manufactureandcontrolofthepolishingrobotsyste

5、rraKeywords：Largefreeformsurface；Polishingrobot；Kinematics；Adamssimulation中图分类号：TH16，TP242．2文献标识码：A1—刖3—【▲—舌—t—‘以汽车车身覆盖件模具、大型光学镜面和船体等具有流体动力学I生能要求的覆盖件为代表的大型曲面零件，是工业设备和国防装备的重要组成部分，其曲面部分的加工质量是整机性能的直接决定因素之一，对形状精度和表面质量都具有非常高的要求。所以，我一国模具大型曲面研抛加工装备需求十分紧迫。当前—般利用大型设备对大型曲面进行精密加工，设备投资过大，所以近年来开始出现图1自适应研抛机器

6、人机构原理图以小型机器人作为加工设备的精密加工技术与装备研究。提出了一1．行走机构2．本体结构3．电磁吸盘4．工具系统5．研磨盘种安装盘状工具在大型曲面进行自适应研抛的机器人，通过Pro／3研抛机器人运动学Engineer软件建立了大型曲面自适应研抛机器人的实体模型，并通机器人运动学的重点是研究工具系统的位置和运动以及整过ADAMS软件对建立的虚拟样机进行了运动学仿真。个机器人的运动位姿。研抛机器人的机械结构由车体、行走机构2机器人虚拟样机模型的建立和研抛系统组成，研磨盘在加工过程中作为整机的一个支点与两通过Pro／Engineer软件基于机器人机构原理图，如图l所示，驱动轮支持机器

7、人的平衡。机器人在曲面上移动时假设两个轮子建立了机器人模型。自适应研抛机器人结构主要由行走机构、研始终处在同—个切平面上，轮子的间距为l，研磨盘到两轮轴心的距抛执行机构和本体机构组成。行走机构主要是由两个独立驱动轮离为m，两轮子的速度分别为V和，机器人的速度为u，运动方组成，研磨盘作为一个可动支点。研抛执行机构可绕行进方向的向上角速度为∞。可得到研抛机器^的运动学方程：固定轴座和电机盘形成的全方位转动机构来调整姿态。研抛执行一争c。s争c。s机构的末端装有