抛光机器人的轨迹规划研究

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抛光是一种常见的机械精加工。抛光不仅可以增加被抛光表面的光洁度,而且可以提高表面质量,并能改善局部的应力集中现象。传统的手工抛光过程费时费力,并且难度较高,容易出现失误。而机器人抛光系统能有效地缩短抛光时间,从而从整体上减少加工时间,可以满足当今社会客户对快速加工的需求。而且智能的机器人抛光系统可以在提高抛光质量的前提下,减少工作失误。所以研发机器人抛光系统具有重要的意义。  机器人操作臂在工作过程中位移、速度和加速度等参数被称之为做轨迹。通常我们将一种问题求解技术称为规划,具体方法为将某个特定问题的初始状态作为出发点,经过一系列步骤(或算子)来解决问题。轨迹规划是机器人设计研发的至关重要的一环。它是机器人系统工作的依据,对系统的工作方式和工作效率起决定性的作用。  本文以抛光机器人为研究对象,在工艺要求基础上,利用机器人坐标变换、运动学、轨迹规划等方面的知识,对PUMA560机器人进行运动学建模。并利用多种CAD及CAE软件对机器人末端执行器的运动轨迹进行规划并仿真。  本文首先对所要加工的零件进行工艺分析,并以此设计规划了加工过程中所需的各种参数。接着,对机器人进行运动学建模并进行机器人运动学正逆问题求解。利用Matlab软件,对不同的轨迹规划方法进行对比分析。之后利用Solidworks建立的三维PUMA560机器人模型导入Adams软件中进行运动学仿真及分析,分别在关节空间和Adams Spline中规划了抛光机器人末端执行器的运动轨迹,模拟了零件不同表面的加工过程,最后得到各个关节在抛光过程中的角位移,角速度及角加速度的曲线图并进行分析。  本论文最终完成抛光机器人的轨迹规划,并在Adams仿真软件的基础上进行模拟加工,验证了轨迹规划方法的正确性和可行性。结果表明,样条曲线的轨迹规划方式可普遍应用于其他包含曲面零件的抛光加工,得到抛光机器人轨迹规划的一般方法,达到了预期的目的。
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