三自由度柔性砂带磨床各关节轴的刚度和角位移对机器人磨削加工轨迹的影响.pdfVIP

2010年 11月 机床与液压 NOV．2010 第38卷 第21期 MACHINE T00L HYDRAULICS Vo1．38No．21 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2010．21．010 三自由度柔性砂带磨床各关节轴的刚度和 角位移对机器人磨削加工轨迹的影响 李成群 ，付永领 ，负超 ，张习加 (1．北京航空航天大学机器人研究所，北京 100083； 2．河北理工大学机械工程学院，河北唐山063009) 摘要：介绍用于机器人磨削加工的3自由度柔性砂带磨床的组成。采用DenavitHartenberg法建立该磨床的运动学模型， 推导出磨削力作用点的法向挠度与各关节轴刚度和角位移的关系。通过数值仿真，分析各关节轴的刚度和角位移对磨削力作 用点的法向挠度的定性和定量关系并得出～些结论。这些结论可用于3自由度柔性砂带磨床的设计和机器人磨削加工轨迹的 在线修正，以提高机器人砂带修形磨削加工的精度。 关键词：机器人；砂带磨床；静刚度；挠度 中图分类号：TP24 文献标识码：A 文章编号：1001—3881(2010)21—033—4 TheInfluenceofRidityandAngularDisplacementof3DoFFlexibleSand-belt GrindingMachineJointsonRobotGrindingTrajectory LIChengqun ，FUYongling，YUNChao，ZHANGXijia (1．RoboticsInstitute，BeijingUniversityofAeronauticsAstronautics，Beijing100083，China； 2．CollegeofMechanicalEngineering，HebeiPolytechnicUniversity，TangshanHebei063009，China) Abstract：A 3DOFflexiblesand-beltgrindingmachineappliedtorobotgrindingwasintroduced．Denavit—HartenbergmethodWas adoptedtobuildthekinematicsmode1．Therelationbetweenthenormaldeflectionofgrindingforcenadbothjoints’rigiditiesandnagular displacementsWas deduced．Therelationwasanalyzedbysimulationandsomeconclusionsweredrawnout．TheseconclusionsCna be usedtothedesignof3DOFflexiblesand—beltgrindingmachineandon—linemodificationofrobotgrindingtrajeetorytoimprovethepreci·· sionofrobotsnad-belt nding． Keywords：Robot；Sand—beltgrindingmachine；Staticrigidity；Deflection 机器人砂带修形磨削加工指通过机器人砂带修形 磨削加工系统对复杂曲面工件外表面进行磨削加工使 之达到设计尺寸公差的一种精加工过程。复杂曲面工 件外表面的修形磨削加工在航空航天、国防、电力、 船舶、医疗等国民经济重要领域具有广阔的应用前 景 “。为了对机器人抓持工件的位姿进行优化和补 偿，以避开较小刚度的位姿，提高系统的动力学性能 指标，研制了符合修形磨削需求的3自由度柔性砂带 磨床 (以下简称磨床)，如图1所示，该磨床属于串联 机构。当机器人抓持工件在磨床的磨削轮上磨削时， 由于磨削力的作用，磨削轮与工件接触点产生位移 (或挠度)，影响了加工精度，所以研究磨床的刚度，