6-DOF机器人在铣削过程中的误差检测与建模研究

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相对于传统的铣削加工,尤其是复杂工件的加工,普通铣削机床已经不能满足高效又精确的要求。由于机器人工作操作空间范围大、灵活性高、姿态多样等优点,近年来,将工业机器人用于加工领域成为众多专家学者的研究热点。但由于其结构特点造成刚性差的原因,导致机器人加工精度不高,受加工条件影响较大,而目前对机器人加工的研究主要停留在非金属材料的快速成型层面,对机器人高精度铣削加工还处于基础研究阶段。因此,本文提出在机器视觉测量方法的基础上,对机器人铣削加工铝合金进行了误差检测及补偿研究,本文研究主要内容如下:首先,根据机器人结构参数、铣削要求和测量要求,确立了铣削系统的整体结构方案和各关节误差测量方案,对摄像机自动采集的图像进行处理,利用sobel算子进行边缘提取,实现了对各关节转角误差的测量和铣削结果的位置分析。其次,以TA-1400机器人为研究对象,基于D-H方法建立了机器人运动学方程,对机器人连杆及坐标系之间的变换进行描述,并求解了机器人的正逆解,根据动力学参数,求出了机器人的雅克比矩阵。根据经验公式对机器人铣削力进行求解,并通过建立的牛顿-欧拉方程,建立了机器人末端受力与关节受力的映射关系。再次,设计进行了正交实验和实验数据分析,并根据机器人结构参数,以及各关节挠度和臂杆挠度与末端总挠度的传递关系,建立了机器人误差模型,得到了不同铣削用量与机器人铣削末端位置误差的影响关系。最后,以机器人误差模型为依据,对实际铣削中末端误差进行预先计算,并逆向求解出各关节处的补偿量,对铣削加工进行误差补偿实验,并通过实验验证,达到了机器人铣削末端的位置优化。
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