考虑位姿变换的钻铆工业机器人刚度寻优

针对航空航天飞机蒙皮壁板等大尺度构件自动钻铆加工中工业机器人刚度较低、加工精度差的问题,以KUKA KR600 R2830型工业机器人为例,通过调整工业机器人加工位姿的方式进行刚度优化。建立所选型号工业机器人运动学模型,在此基础上建立刚度模型并通过刚度辨识实验求解工业机器人各关节刚度;采用蒙特卡洛法绘制工业机器人作业空间并结合刚度性能评价指标在工作空间基础上绘制刚度云图,表征机器人刚度性能分布;结合参数优化后的模拟退火算法求解机械臂刚度最优位姿及当前位姿下的关节角;最后利用仿真及实验进行验证,证明刚度最大位姿的有效性。此方法可为高精重载工业机器人的加工稳定性研究提供思路和指导,提升6R工业机器人钻铆质量。

基于位姿变化的钻铆机器人刚度优化

钻铆机器人广泛应用于航空薄壁件加工装配中,当末端配备重载执行器进行钻铆作业时,因受到自身重力和横向切削力的影响会导致末端变形,加工质量变差,工业机器人这种弱刚性限制了其在精密加工领域的发展。以工业机器人自动钻铆系统为研究对象,建立运动学模型;选择合适的试验进行关节刚度辨识;在刚度模型基础上定义关节刚度性能指标;并通过粒子群优化算法寻找工业机器人作业时刚度最大位姿,确定所处位姿的关节角参数。通过选择合适的加工位姿提升工业机器人的刚度性能,保证孔位加工质量,提高生产效率,也可避免危险事故的发生。通过以上研究,可以求得符合钻铆工况下刚度最优的机器人工作位姿,并在假设实验中,验证了该姿态优化方法的可行性和有效性。

新型导管搬运机器人的静刚度及动态特性分析

为提高航空导管的加工效率,配合数控弯管机进行直管弯曲加工工作,设计了一种新型三坐标式导管搬运机器人。该机器人在搬运导管的工作过程中,其静刚度与动态特性是影响工作质量与精度的重要因素。针对该三坐标式搬运机器人的特点,利用旋量理论求解出该机器人的雅可比矩阵;利用有限元仿真软件对其进行静刚度分析,找出机器人工作的极限位姿,并对该机器人位姿进行模态仿真分析;结合静刚度映射理论对其进行静刚度辨识试验并求解出其刚度矩阵,进行了模态试验;试验分析结果与仿真结果进行对比,误差均不超过10%,验证了所建立模型的有效性。从而保证了搬运机器人较高的工作质量与连续性。

基于螺旋理论的5自由度锤铆机器人刚度特性分析

为满足大型航空薄壁曲面工件的加工需求,设计了一种5自由度锤铆机器人。针对该机器人的特点,结合李群李代数及螺旋理论,建立并求解了其运动学模型;利用指数积公式推导出该机器人的雅可比矩阵,并使用刚度映射理论,求解出该机器人的刚度矩阵;运用有限元和Matlab仿真软件,对一般位姿与极限位姿下的末端变形量进行仿真验证,给出了该机器人在任务空间中随位姿变化的刚度分布图。仿真结果表明,与理论计算值相比较误差不超过10%,验证了所建立刚度模型的正确性和有效性,为后续工作路径优化提供了重要参考。