面向航空发动机复杂机匣深腔测量的机器人位姿优化及关节路径平滑方法

航空发动机机匣铸造件内腔余量分布不均且结构复杂,为实现机匣内腔余量的准确去除,须对机匣内腔轮廓进行精准测量。采用工业机器人夹持激光位移传感器,可充分发挥机器人灵巧运动的特点,实现复杂腔体的测量。但现有机器人加工刀具路径生成方法大多针对铣削、磨抛加工,主要关心路径的可达性,而未考虑非接触式测量中的夹角约束和路径平滑,直接应用于机器人测量导致测量角度无法满足要求、传感器振动大等问题。提出了一种面向机器人测量位姿优化及运动光顺的无干涉路径规划方法。首先,基于距离的干涉检测构建测量路径点的无碰撞区域,建立以机器人关节加速度为性能指标,考虑激光束出射方向与曲面法向夹角、机器人关节限位的优化函数,将姿态控制求解转变为优化函数的求解,采用分段差分进化算法进行求解。对测试路径进行实验并与基于图形的方法进行对比,结果表明,所提出的路径规划算法可有效约束测量方向与曲面法向之间的夹角,且与基于图形搜索的方法相比,可以生成更平滑的机器人关节路径,运行时间缩短50.3%,x、y、z方向的末端瞬时加速度分别减小15.83%、30.45%、41.72%。