在大型铸件打磨领域,铸件尺寸与磨削量都较大。液压驱动型机器人因其具有驱动力大、抗冲击能力强等优点在该领域已被成功应用。但由于控制精度低,目前只能进行粗磨。据此,提出基于某种机械结构的液压机器人自动打磨方案,并用Matlab/Simulink软件与AMESim软件联合仿真出自动打磨过程中油缸与液压马达的运动情况。仿真实验结果表明该方案可实现高精度自动打磨。

针对目前串联型打磨机器人在打磨球面时存在刚度不足的问题,提出一种3-RSS同轴驱动布局并联机构工具型打磨机器人。同轴驱动布局是将驱动布置在同一轴线,主体由基柱和3组可以绕基柱旋转的机械臂构成,每个机械臂外接支链杆簇,3组支链杆簇与末端打磨头相连。通过构型分析、结构设计,建立同轴驱动布局打磨机器人模型,并对模型进行运动学分析,通过雅可矩阵分析奇异位置,获得打磨机器人的灵活工作空间;经过运动仿真,对比预设路径与仿真轨迹,进行运动误差分析,验证了驱动方案的可行性。研究结果为并联机构打磨机器人拓展工作空间、提高刚度提供了理论与技术支持。

基于CAD和CAE技术设计出一种高效率、高精度的新型打磨机器人。通过SolidWorks软件建立了打磨机器人的三维模型,然后对其进行数值模拟。根据静力学研究求得最大应力和最大变形;根据模态分析求得前6阶固有频率和振型。结果表明,该打磨机器人满足刚度和强度要求。

为解决不锈钢水槽四边焊缝自动打磨问题,基于SolidWorks设计了机器人末端执行器等设备,并基于RobotStudio搭建由砂带打磨机、IRB4600机器人、末端执行器等设备组建的水槽打磨机器人工作站仿真平台。根据不锈钢水槽的实际工况设计打磨工艺流程和规划打磨路径,创建打磨工作站的Smart组件并关联常用的I/O信号。利用TCP轨迹跟踪功能以及碰撞监控功能检验各个轨迹点及运动轨迹是否满足工作要求,调用计时器记录打磨时间。在仿真平台中通过离线编程仿真调试可以得到理想的打磨轨迹,供实际运行使用,有利于提高现场编程加工效率,提高焊缝打磨质量。

为了克服目前打磨机器人在产品磨削过程中,因同批次产品尺寸误差、磨料磨损等因素导致产品不一致的问题,研发了一款机器人末端新型的恒力补偿装置。通过BP神经网络自学习、自组织、联想记忆功能对力跟踪误差、位移跟踪误差和阻抗波动误差进行补偿,不断调整权值优化PID参数,结合PLC编程完成算法,实现最佳的控制策略,最终进行试验验证分析。试验结果显示,该装置能保证在磨削加工过程中恒力波动约为8%~12%之间,响应时间约500ms,有效地改善了打磨产品的品质。

由于陶瓷属于易碎物品,陶瓷在打磨过程中,打磨头需要恒力打磨,因此,设计了一款全新的陶瓷洁具打磨机器人自动打磨装置。经实验,结果表明陶瓷洁具打磨机器人可以控制输出相对平稳的接触力,满足了陶瓷洁具打磨对接触力控制的需求。

机器人打磨系统在加工不同种类铸件时需要更换相应的夹具,此步骤极大降低了机器人打磨产线的自动化程度与加工效率。针对以上问题,文中提出一种适用于管类铸件的可在一定尺寸范围内通用的夹具系统。首先,确定了管类铸件的夹紧需求,设计了相应的夹具组合夹紧方案,总结出一套不损伤铸件表面的夹具夹紧动作。随后,为夹具系统设计了相应的液压回路,并通过PLC配合压力继电器实现夹具动作顺序的控制。最后,对夹具平台的各辅助设备进行了整体布局,绘制液压夹具系统整体模型,并对夹具平台主体部分进行了有限元分析,证明其结构的可靠性。

针对打磨机器人在复杂空间中路径规划时存在收敛速度慢、容易陷入局部最优等问题,提出一种基于改进蚁群算法的打磨机器人路径规划方法。建立打磨机器人D-H连杆模型,进行正逆运动学分析以及计算验证;提出一种改进的信息素更新方法,将新的自适应计算方法应用于状态转移规则,并通过引入阻尼系数ξ改进启发式信息函数;在MATLAB中进行模拟仿真实验,得到改进蚁群算法最佳参数组合。结果表明:相对于基本蚁群算法,所提出的改进蚁群算法从起点到终点的最短路径长度平均减少14.3%,迭代次数平均减少55.3%;结合打磨机器人刀具位置等特点,可以获得路径长度最短且平滑的运动曲线。所提方法可有效解决打磨机器人三维路径规划问题。

针对柔顺打磨机器人在移动作业过程中,在基础振动、柔性振动与环境接触力耦合作用下非线性控制问题,提出一种新型鲁棒轨迹跟踪力/位混合控制策略。使用第二类拉格朗日法建立柔顺机械臂的动力学方程,通过奇异摄动法将上述系统分为快、慢2个时间尺度的子系统。慢变子系统对系统刚性部分采用力/位混合控制方法,其中力控制采用PID控制,位置控制采用基于神经网络的鲁棒控制。快变子系统对系统柔性部分采用速度差反馈法进行控制。结果表明:利用所

针对叶片、汽车轮毂、水龙头等异型工件的抛磨工序长期以来都依赖于工人手工打磨的问题，研发了一款6-DOF机械手，与带有力反馈机构的砂带式抛磨机、上下料滑台、操作台等构成了自动抛光打磨系统。以旋量理论和指数积为基础，建立了6-DOF抛光打磨机器人的运动学模型，并对机器人运动学的正解过程进行分析和计算验证;结合经典的Paden—Kahan子问题法对机器人运动学的逆解过程进行分析和计算验证。计算结果表明：基于旋量理论建立的运动学模型是正确的，该模型可为实际的机器人在抛光打磨过程中的轨迹规划和运动控制提供理论依据。