機器人制孔姿態(tài)優(yōu)化與光順.pdf

1、機器人制孔系統(tǒng)因其低成本、高效率、高柔性的優(yōu)勢，在飛機制造裝配中得到了廣泛應(yīng)用。然而串聯(lián)機器人由于自身結(jié)構(gòu)剛性較弱，在加工外力的作用下易產(chǎn)生變形，影響其終端執(zhí)行器的定位精度。本文利用機器人制孔時存在的冗余性，通過姿態(tài)優(yōu)化來選取首末加工孔位的最優(yōu)姿態(tài)，并以首末最優(yōu)姿態(tài)為邊界條件，提出姿態(tài)光順?biāo)惴▉泶_定中間孔位的制孔姿態(tài)。
　　首先，綜述了國內(nèi)外機器人自動化制孔技術(shù)在飛機數(shù)字化裝配中的發(fā)展和應(yīng)用情況，提出其仍然存在著剛性弱，易變形的問

2、題。對此，國內(nèi)外學(xué)者研究利用機器人的加工冗余性，通過優(yōu)化機器人的姿態(tài)來抑制末端變形，改善其結(jié)構(gòu)剛性。
　　其次，介紹了KUKA KR360-2機器人位姿描述的不同方式和連桿坐標(biāo)系的建立方法。研究了機器人制孔姿態(tài)多樣性的原因及姿態(tài)與變形的關(guān)系，提出了機器人制孔姿態(tài)優(yōu)化與光順方法，用以提高機器人制孔程序的加工效率和定位精度。
　　機器人制孔姿態(tài)優(yōu)化程序以CATIA仿真結(jié)果作為輸入.首先確定冗余自由度的優(yōu)化范圍并離散，應(yīng)用機器人反

3、解算法計算每一末端姿態(tài)對應(yīng)的關(guān)節(jié)角度值，然后調(diào)用相應(yīng)的機器人仿真模型計算外力作用下的滑移變形，比較所有仿真結(jié)果，輸出最小滑移變形對應(yīng)的機器人制孔姿態(tài)。
　　根據(jù)壁板孔位排列特征，規(guī)劃出制孔路徑。提出以該路徑首末孔位的最優(yōu)姿態(tài)為邊界條件的姿態(tài)光順?biāo)惴▉泶_定中間加工位置處機器人的制孔姿態(tài)，并對光順后孔位姿態(tài)的加工定位時間和變形程度進行了分析。
　　最后，基于機器人自動化制孔平臺進行了壁板仿真加工試驗，通過姿態(tài)優(yōu)化程序選取首末最優(yōu)