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吸盘式微小研抛机器人的研究

李朋  
【摘要】: 大型模具自由曲面精密加工技术是现代加工技术中的重点之一,对我国汽车工业的发展有着重要的意义。依据传统的加工模式,大型自由曲面往往采用大型研抛设备加工,而大型研抛设备造价昂贵,同时需要解决加工范围、精度、刚度,运动快速性与稳定性等诸多技术难题。而传统手工研抛加工模具自由曲面不仅费时、费力、效率低下,而且难以保证形状精度,加工质量不稳定。克服传统加工方法的缺陷,研制一种针对大型自由曲面的精整加工技术及设备势在必行。本课题研究开发了一种集移动、越障和曲面适应功能的吸盘式微小研抛机器人。该机器人可以实现在大型自由曲面上的自主作业加工。文中对机器人的结构、运动学和动力学、路径规划等问题进行了研究。 首先通过阅读大量的国内外文献和借鉴已有的研究成果,提出了机器人的本体结构方案。并设计了一种全新的具有三自由度的灵活的工具系统,可以实现对自由曲面上定点的精密加工。 建立了机器人的运动学模型和与速度雅可比矩阵,研究了机器人的正逆解的问题以及动力学模型。研究了一种完全遍历的路径规划,并根据机器人自身的特点,设计了一种全新的路径规划方式,克服了框架机器人移动间歇性和缓慢性的缺陷。 利用CATIA三维建模软件对机器人的结构进行建模,并使用ADAMS对机器人各功能的实现进行了仿真动画分析。缩短了研究开发的周期,并检验了设计的合理性。为进一步的完善工作提供了理论基础。


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