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双臂机器人加工异形曲面的研究

钟春敏  
【摘要】: 双臂机器人用于异形曲面加工是机械加工技术上的创新,它可雕刻各种全立体异形曲面,并可加工棱柱和旋转体,在加工作业时能满足处处垂直于工件待成型表面的要求。对于机器人系统,加工硬质材料时机器人自身刚度和精度是所面临的两个问题,本文对它的加工情况进行了如下研究,所作工作归纳为: 1.运动学分析:利用Denavit—Hartenberg法,用齐次变换描述各个杆件相对于固定参考系的空间几何关系,用一4×4的齐次变换矩阵描述机邻两杆的空间关系,从而推导出等价齐次变换矩阵,建立两机械手运动方程,确定工件作业点随动坐标系,求出作业点坐标,对两机械手的位姿进行解析,求出两机械手的各关节变量及其速度、加速度值。 2.动力学分析:建立雅可比矩阵将关节空间的各关节的微分运动传递到笛卡尔空间,使末端执行器位姿产生微分运动,以用于求加速度及力在不同坐标系间的线性变换,再用拉格朗日法计算两机械手的有效惯量、偶合惯量、重力载荷,从而计算得到各关节的广义关节力矩,并与等效驱动力矩共同算得各关节的驱动力矩。 3.计算机求值:以椭球为例,以MATLAB语言为开发环境进行动力学求值,计算得到各关节处应施加的最大驱动力(力矩)及该值下的各关节变量、变量加速度、加工点在工件坐标系中的坐标及加工点距基坐标系原点的距离等值。最后求出精加工椭球时各关节变量值。


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