基于关节刚度辨识的机器人加工过程姿态优化

针对工业机器人末端因其弱刚性在负载作用下产生较大力致变形问题,首先构建ABB IRB1410六自由度工业机器人正运动学模型、末端柔度与力致变形模型,再应用工业机器人加工运动过程中基于多位移传感器的关节刚度辨识方法,以法向刚度性能指标作为优化目标建立机器人姿态优化模型,设计模型求解方法优化机器人姿态,并通过重力负载实验获取机器人关节刚度值以及验证该方法在优化机器人姿态、提高其末端刚度性能方面的有效性。结果表明,该优化方法能够有效提高机器人刚度性能指标和控制机器人末端的力致变形,有利于提高工业机器人的加工精度;与机器人加工运动过程姿态优化前比较,优化后机器人末端的法向力致变形减小41.6%,法向刚度最大增加29.1%。

压脚压紧力作用下的机器人变形预测和补偿

针对工业机器人在压脚压紧力作用下由于结构变形所引起的压脚沿工件表面滑移的问题,提出压脚约束下的机器人刚度模型,并基于该模型对机器人变形进行预测和补偿,以提高机器人制孔的定位精度.基于改进的Denavit-Hartenberg方法建立机器人运动学模型;在此基础上,通过研究机器人末端平移变形与压脚压紧力之间的相互耦合关系,建立压脚约束下的机器人刚度模型,通过基于L-M算法的关节刚度辨识实验获得机器人6个关节刚度的具体数值;应用该刚度模型预测一定压脚压紧力作用下不同孔位的机器人末端平移变形,并对理论孔位信息进行离线补偿.试验结果表明,在采用上述方法补偿机器人滑移变形后,机器人制孔的平均位置误差由原先的0.22 mm降低到0.05 mm,满足机器人自动化制孔定位精度要求.

钻铆机器人静刚度建模及优化

机器人自动钻铆技术突破了飞机装配质量和灵活性瓶颈,在装配效率和成本上有巨大优势,已成为飞机数字化、柔性化装配发展的必然选择。目前机器人钻铆系统大多以6自由度工业串联机器人为平台,此类机器人具有结构弱刚性的固有缺点,在钻铆作业过程中承受较大的压紧力和制孔力等载荷时,机器人末端和执行器会发生一定的变形甚至颤振,严重影响钻铆精度和质量。该文以钻铆机器人为对象建立机器人静刚度模型,设计关节刚度辨识实验获取了机器人关节刚度值,进一步结合刚度性能评价指标分析了机器人工作空间范围内刚度性能分布特征,根据实际作业工况,采用粒子群算法对机器人进行位姿优化,从而增强了机器人刚度性能,对于保证系统作业稳定性和作业质量具有重要意义。