基于静刚度模型的机器人铣削加工误差在线补偿
发布时间：2021-12-22 21:13
随着工业自动化的发展,工业机器人的精度及可靠性不断提高,并以其灵活性好、适应性强、加工范围广、性价比高等优势逐渐应用于铣削加工领域。但因其刚度较弱,工业机器人的铣削加工精度相比数控机床较低。因此,对工业机器人的刚度特性进行建模与分析,针对工业机器人铣削加工过程中的误差进行补偿,提高工业机器人铣削加工的精度,对工业机器人更好地应用于铣削加工领域具有重要意义。考虑ABB IRB6660工业机器人的平行四连杆机构,使用D-H法建立其运动学模型。在运动学模型的基础上,使用矢量积法构造其雅克比矩阵并开发了ABB IRB6660机器人的雅克比计算器及通用模型的六关节机器人的雅克比计算器。考虑机器人关节刚度变化,通过关节刚度辨识数据,对关节刚度进行函数拟合,并在其基础上建立了考虑关节刚度变化的机器人静刚度模型。基于静刚度模型计算工作台空间内同一高度的Z向刚度分布,并对计算结果进行了验证。在实时切削力作为单一输入的条件下,提出了一种前馈式的机器人铣削加工误差补偿算法。基于铣削力预测模型对切削力与切深之间的关系式进行拟合,考虑补偿量与变形之间的耦合关系,提出用于单点补偿量计算的二次迭代法,设定判据将二次...
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 研究综述
1.4 主要工作
2.考虑关节刚度变化的铣削机器人静刚度建模
2.1 考虑平行四连杆机构的机器人运动学模型的建立
2.2 机器人雅可比矩阵的求解
2.3 考虑关节刚度变化的静刚度模型的建立
2.4 基于静刚度模型的机器人末端刚度分布
2.5 本章小结
3.机器人铣削加工误差补偿算法与其实现
3.1 基于铣削力预测模型的平均切削力与切深关系式拟合
3.2 铣削加工路径单点补偿量计算
3.3 连续铣削加工误差补偿算法
3.4 机器人铣削加工误差补偿在控制器中的实现
3.5 本章小结
4.机器人铣削加工误差补偿系统与实验研究
4.1 机器人铣削加工误差补偿整体方案
4.2 五轴铣削力预测与关系式拟合精度验证
4.3 机器人加工误差在线补偿实时性验证
4.4 机器人铣削加工误差在线补偿精度验证
4.5 本章小结
5.总结与展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表学术论文专利目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏移刚度矩阵对机器人铣削加工影响的研究[J]. 王如超,张为民,孙嘉彬. 机械制造. 2018(08)
[2]基于MOTOMAN UP50型机器人的切削加工误差补偿方法[J]. 张永贵,程兵,邹琰,黄中秋. 机械设计与制造工程. 2018(03)
[3]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[4]机器人加工系统刚度性能优化研究[J]. 曲巍崴,侯鹏辉,杨根军,黄官平,尹富成,石鑫. 航空学报. 2013(12)
[5]工业机器人的绝对定位误差模型及其补偿算法[J]. 龚星如,沈建新,田威,廖文和,万世明,刘勇. 南京航空航天大学学报. 2012(S1)
[6]工业坐标测量机器人定位误差补偿技术[J]. 王一,刘常杰,任永杰,叶声华. 机械工程学报. 2011(15)
[7]铣削过程中误差预测与补偿技术研究进展[J]. 万敏,张卫红. 航空学报. 2008(05)
博士论文
[1]刀具姿态对切削力的影响机理与曲面加工策略优化[D]. 朱泽润.华中科技大学 2018
[2]基于在线位姿测控系统的工业机器人定位精度优化[D]. 刘柏灵.天津大学 2016
[3]工业机器人定位误差分级补偿与精度维护方法研究[D]. 尹仕斌.天津大学 2015
[4]机器人柔性制造系统的在线测量与控制补偿技术[D]. 李睿.天津大学 2014
[5]六自由度关节型机器人参数标定方法与实验研究[D]. 张晓平.华中科技大学 2013
[6]整体叶轮铣削加工弹性变形预测及误差补偿研究[D]. 黄泽华.北京交通大学 2013
硕士论文
[1]机器人多轴铣削刀尖频响快速预测及颤振稳定性分析[D]. 李宇庭.华中科技大学 2018
[2]面向机器人铣削加工的路径光顺与轨迹生成研究[D]. 张永红.华中科技大学 2017
[3]工业机器人末端精确定位技术[D]. 罗润馨.南京航空航天大学 2017
[4]6R机械臂末端拖曳与刚度可视化仿真及实验研究[D]. 党渊渊.浙江大学 2017
[5]基于平面约束的工业机器人误差补偿技术研究[D]. 齐飞.江南大学 2016
[6]用于磨削加工的机器人力控制方法研究[D]. 胡广.华南理工大学 2016
[7]基于KUKA工业机器人的定位误差补偿方法的研究[D]. 郭青阳.长春工业大学 2016
[8]六关节机器人误差补偿技术研究与实现[D]. 熊杰.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2015
[9]机器人磨削系统控制技术研究[D]. 缪新.南京航空航天大学 2015
[10]机器人制孔姿态优化与光顺[D]. 黄奇伟.浙江大学 2015
本文编号：3547102
【文章来源】：华中科技大学湖北省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1.绪论
1.1 课题来源
1.2 研究背景及意义
1.3 研究综述
1.4 主要工作
2.考虑关节刚度变化的铣削机器人静刚度建模
2.1 考虑平行四连杆机构的机器人运动学模型的建立
2.2 机器人雅可比矩阵的求解
2.3 考虑关节刚度变化的静刚度模型的建立
2.4 基于静刚度模型的机器人末端刚度分布
2.5 本章小结
3.机器人铣削加工误差补偿算法与其实现
3.1 基于铣削力预测模型的平均切削力与切深关系式拟合
3.2 铣削加工路径单点补偿量计算
3.3 连续铣削加工误差补偿算法
3.4 机器人铣削加工误差补偿在控制器中的实现
3.5 本章小结
4.机器人铣削加工误差补偿系统与实验研究
4.1 机器人铣削加工误差补偿整体方案
4.2 五轴铣削力预测与关系式拟合精度验证
4.3 机器人加工误差在线补偿实时性验证
4.4 机器人铣削加工误差在线补偿精度验证
4.5 本章小结
5.总结与展望
5.1 全文总结
5.2 研究展望
致谢
参考文献
附录1 攻读学位期间发表学术论文专利目录
【参考文献】：
期刊论文
[1]偏移刚度矩阵对机器人铣削加工影响的研究[J]. 王如超,张为民,孙嘉彬. 机械制造. 2018(08)
[2]基于MOTOMAN UP50型机器人的切削加工误差补偿方法[J]. 张永贵,程兵,邹琰,黄中秋. 机械设计与制造工程. 2018(03)
[3]智能制造——“中国制造2025”的主攻方向[J]. 周济. 中国机械工程. 2015(17)
[4]机器人加工系统刚度性能优化研究[J]. 曲巍崴,侯鹏辉,杨根军,黄官平,尹富成,石鑫. 航空学报. 2013(12)
[5]工业机器人的绝对定位误差模型及其补偿算法[J]. 龚星如,沈建新,田威,廖文和,万世明,刘勇. 南京航空航天大学学报. 2012(S1)
[6]工业坐标测量机器人定位误差补偿技术[J]. 王一,刘常杰,任永杰,叶声华. 机械工程学报. 2011(15)
[7]铣削过程中误差预测与补偿技术研究进展[J]. 万敏,张卫红. 航空学报. 2008(05)
博士论文
[1]刀具姿态对切削力的影响机理与曲面加工策略优化[D]. 朱泽润.华中科技大学 2018
[2]基于在线位姿测控系统的工业机器人定位精度优化[D]. 刘柏灵.天津大学 2016
[3]工业机器人定位误差分级补偿与精度维护方法研究[D]. 尹仕斌.天津大学 2015
[4]机器人柔性制造系统的在线测量与控制补偿技术[D]. 李睿.天津大学 2014
[5]六自由度关节型机器人参数标定方法与实验研究[D]. 张晓平.华中科技大学 2013
[6]整体叶轮铣削加工弹性变形预测及误差补偿研究[D]. 黄泽华.北京交通大学 2013
硕士论文
[1]机器人多轴铣削刀尖频响快速预测及颤振稳定性分析[D]. 李宇庭.华中科技大学 2018
[2]面向机器人铣削加工的路径光顺与轨迹生成研究[D]. 张永红.华中科技大学 2017
[3]工业机器人末端精确定位技术[D]. 罗润馨.南京航空航天大学 2017
[4]6R机械臂末端拖曳与刚度可视化仿真及实验研究[D]. 党渊渊.浙江大学 2017
[5]基于平面约束的工业机器人误差补偿技术研究[D]. 齐飞.江南大学 2016
[6]用于磨削加工的机器人力控制方法研究[D]. 胡广.华南理工大学 2016
[7]基于KUKA工业机器人的定位误差补偿方法的研究[D]. 郭青阳.长春工业大学 2016
[8]六关节机器人误差补偿技术研究与实现[D]. 熊杰.中国科学院研究生院（沈阳计算技术研究所） 2015
[9]机器人磨削系统控制技术研究[D]. 缪新.南京航空航天大学 2015
[10]机器人制孔姿态优化与光顺[D]. 黄奇伟.浙江大学 2015
本文编号：3547102
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/zidonghuakongzhilunwen/3547102.html
