最新机器人作业概况幻灯片.ppt

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1、机器人作业概况一、并联机床的定义及与传统机床的比较1）并联机床的定义：并联机床，又称并联结构机床、虚拟轴机床，也曾被称为六条腿机床、六足虫。并联机床是基于空间并联机构Stewart平台原理开发的，是近年才出现的一种新概念机床，它是并联机器人机构与机床结合的产物，是空间机构学、机械制造、数控技术、计算机软硬技术和CAD/CAM技术高度结合的高科技产品。2）并联机床与传统机床的比较①与传统机床的区别：传统机床布局的特点是以床身、立柱、横梁作为支承部件,主轴部件和工作台的滑板沿支承部件上的直线导轨移动,按照X、Y、

2、Z坐标运动叠加的串联运动学原理形成刀头点的加工表面轨迹;并联机床布局的特点是,以机床框架为固定平台的若干杆件组成空间并联机构,主轴部件安装在并联机构的动平台上,改变杆件的长度或移动杆件的支点,按照并联运动学原理形成刀头点的加工表面轨迹.其它一些著名机床公司近年推出的并联机床产品还有日本大隈株式会社在2001年推出的PM2600型立式加工中心、瑞士ETHZ研究所的Hexaglide并联机床、瑞典SMTTricept(前身是NeosRobotics)公司的Tricept2845型5坐标加工中心、德国斯图加特制造技

3、术中心等单位联合开发的Paralix型5面加工并联机床、德国Reichenbacher公司推出的Pegasus型木材加工中心、西门子公司试验基地的并联运动机床、法国HexapodCMW公司的CMW300型5坐标高速铣头等2）国内并联机床的研究现状及发展趋势国内对于并联机床的研究是从20世纪90年代中期开始的,主要研究单位有燕山大学、东北大学、清华大学、天津大学、中科院沈阳自动化研究所、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学、西安交通大学、华中理工大学和浙江大学等.1998年,清华大学在第五届中国国际机床展览会上展出

4、了名为VAMT1Y的并联机床,该机床由清华大学和天津大学联合开发,是我国展出的第一台并联机床样机后来,清华大学又先后和云南机床厂、大连机床厂、江东机床厂合作开发了多台并联机床北京航空航天大学从1996年开始从事并联机床的研究,于1999年开发出一台虚轴刀具磨床实验样机.1999年天津大学在第六届中国国际机床展览会上展出了名为Linapod的3自由度并联机床.该机床是由天津大学开发,天津第一机床厂制造的.该机床的定位精度不大于20μm.沈阳自动化所于1995年底研制出一台6杆并联机器人机床样机,后来又开发出一台

5、龙门式4杆5轴并联机床.哈尔滨工业大学1998年研制出6坐标BJ系列并联机床,并在1999年的机床展览会上展出..2001年在北京举行的国际机床展览会(CIMT2001)上,哈工大又与哈尔滨量具刃具厂合作推出了一台商品化的并联机床。该机床可以对水轮机叶片等复杂曲面进行加工,加工精度可达0.02mm。而东北大学先进制造与自动化技术研究所,从1995年开始对少于6杆的并联机构作了大量研究,并于1997年推出了一台三杆32DOF并联机床,开创了我国开发研制低于六个自由度的并联机床的先河.该三自由度并联机床采用TPT

6、型支链结构,具有三个移动自由度,基本克服了六自由度Stewart并联机构工作空间小、耦合性强的缺点,应用范围广。三、并联机床的关键性技术以及问题1）目前，国内外关于并联机床研究的关键技术主要有：并联机床设计理论和结构设计研究、并联机床的运动学设计研究、并联机床动力学和动态特性研究以及并联机床动力与控制策略的研究等。近十余年来，关于并联机床这些方面的研究工作取得了很大的进展。①并联机床设计理论和结构设计研究并联机床组成原理研究主要致力于解决并联机床自由度计算、运动副类型、支铰类型以及运动学分析、建模与仿真等问题

7、；结构设计主要包括机床的总体布局和安全机构设计。并联机床机构学及相关理论的研究开始较早，目前比较成熟，但是随着对机床的精度、工作空间、可靠性等的要求的提高，这些问题必须从机床的机构设计考虑才能求出满意的解决方案。因此对于并联机床的研究归根结底是对于并联机构本身的研究，随着对于并联机构研究的深入，一定可以得到比现存机构更优良的机构，促使并联机床的发展，这方面还有待进一步的突破。在国外，从并联机床的设计到制造已经实现了计算机的虚拟设计和仿真。②并联机床的运动学设计研究并联机床运动学设计包括运动学正逆解分析、工作空

8、问定义与描述、工作空间分析与综合等内容。工作空间分析是并联机床机构运动学设计的核心内容之一。它是评价动平台实现位姿的能力的主要标准。工位奇异性研究主要研究奇异性工位的位置和范围，当机构处于奇异相位时，机构的速度反解不存在，存在某些不可控的自由度，奇异相位分为边界奇异、局部奇异和结构奇异三种形式。在国内，对并联机床工作空间的深入研究刚刚开始，而在国外，并联机床的工作空间已经可以实现量化的计算。③并联机