基于Adams的并联打磨机器人复杂加工轨迹规划

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1、第3l卷第2期2013年4月中国民航大学学报JOURNALOFCIVILAVIATIONUNⅣERSlTYOFCHINAVol_31No．2A—l2013基于Adams的并联打磨机器人复杂加工轨迹规划解本铭，张新(中国民航大学机场学院，天津300300)摘要：研究了基于PMAC的三自由度并联打磨机器人，根据加工对象提出一种新的轨迹规划方法．该方法通过软件adams的逆向仿真实现原动件的轨迹规划：最后通过对并联机器人的运动学仿真。并做出误差分析．根据仿真结果说明这种方法对于并联机器人的可行性：关键词：PMAC；轨迹规划；电力金具；打磨机器

2、人中图分类号：X951文献标志码：A文章编号：1674—5590(2013)02—0067—04ComplexprocessingtrajectoryplanIlingofbarinderbasedonAdamsXi色Ben—mtngzHAf＼GXtn(Ai甲onCo朋egP，(MUC，死删流300300，C^inⅡ)Abstract：Inthispaper，thethreedegreebarinderbasedonPMACisstudied，anewtLaJeetoryplanningmethodisproposedaccording

3、tothemachiningtarget，thetrajectoryplanningoftheoriginalmovingpartsisachievedthmughlhereversesimulation．FinalIy，asimpleerroranalysisiscreatedbasedonthekinematicssimulation，andthef毫asibili￡yofthismethodjsexplainedbythesimulationresullandtheerIDranalysis。KeywoIjds：PMAC；traj

4、ectoryplan；electrical6tIings；barinder三自由度并联打磨机器人是为打磨输配电用悬锤金具而设计的一种新型并联机床。其加工对象输配电用悬锤金具是绝缘子上的重要联接件。悬锤金具采用铸造工艺加工，在后续加工工序中需去除毛刺和飞边，现阶段该工序采用手工打磨，加工效率低、工作环境粉尘多且需要经验丰富的工人。悬锤金具外形复杂，需打磨的轨迹也就相应的比较复杂，所以一个有效的轨迹规划方案对加工精度和加工效率都相当重要。本文针对悬锤金具的复杂加工外形提出了一种新的轨迹规划实现方案。1并联打磨机器人运动学逆解如图1所示，并联

5、打磨机器人机械结构由动平台、三条并联支链和相应导轨构成。每条支链由连杆CD和上下两个类似虎克铰的构件组成，三条并联支链完全相同。动平台没有转动自由度只有三个移动自由度，导轨上的移动副为机构的主动副，动平台上安装卡具，侧面固定砂轮，悬锤工件随平台上的卡具一起运动川。rmf一■图1并联机器人运动结构模型Fig．1St邝cturemodelofbarinder图l中，固定坐标系D咆忙在位于中间丝杠的中心，点P(％，％，z，)为动平台的几何中心，在点P上固定着动坐标系h。％如并联打磨机器人的结构关系为：在支链l中，点A。在定坐标系下的坐标值为(

6、g，儿，0)，收稿日期：2012—05—15；修回日期：2012—08一10基金项目：横向项目(0719)作者简介：解本铭(1956一)，男，辽宁彰武人，教授，工学硕士，研究方向为机电液一体化一68一中国民航大学学报杆A。日，、曰。C。、C，D，、D。E。杆长分别为2。。、fI：、Z。，、Z。。；p。。为杆A。B。绕以B。点为原点的坐标轴y。的旋转角度，p。：为杆曰。C。绕以C。点为原点的坐标轴戈，的旋转角度，p。，为杆c，D。绕以D。点为原点的坐标轴z。的旋转角度，口。。为动平台绕以E。点为原点的坐标轴地的旋转角度。支链2、3与支链l

7、结构相同。2轨迹规划方案由机器人的运动学和动力学可知，只要知道机器人的关节变量，就能根据其运动方程确定机器人的位置，或者已知机器人的期望位姿，就能确定相应的关节变量和速度【2】。由于并联打磨机器人运动学正解并不唯一，结合虚拟样机建模仿真技术提出一种新的轨迹规划方法，该方法通过逆向仿真有效的实现机械系统驱动件的精确轨迹规划【3】。并联打磨机器人采用基于控制点的分段光滑轨迹规划策略。其加工对象悬锤外缘由多段圆弧和直线构成，通过Solidworks软件对悬锤实现三维建模，将所需加工轨迹悬锤外缘按直线和圆弧分段，对直线段采用空间直线插补方式，对

8、弧线段采用时间分割法圆弧插补[4】，基于上述插补方式在Adams软件平台上生成目标轨迹，通过并联打磨机器人运动学逆解方程得到三条支链的运动轨迹，再将三条支链的运动轨迹程序化，通过PMAc多轴运动控制卡控制驱