航空环形件加工机器人关键技术研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 张兴刚1,2 |
| 答辩日期 | 2020-05-26 |
| 授予单位 | 中国科学院沈阳自动化研究所 |
| 授予地点 | 沈阳 |
| 导师 | 房灵申 |
| 关键词 | 双臂机器人 结构设计 运动学 轨迹规划 |
| 学位名称 | 硕士 |
| 学位专业 | 机械电子工程 |
| 其他题名 | Research on the key technology of the robot for machining Aeronautic Annular Part |
| 英文摘要 | 本文研究的航空环形件属于机匣类零件，该零件是航空发动机的重要零部件之一，属于大尺寸薄壁件。现阶段企业没有实现全自动化加工，工件上下料时还需人工辅助，加工效率有待提升。针对航空环形件的工况以及机器人所在系统的工作环境进行分析，明确机器人的工作任务。以任务为导向，设计一款机器人加工系统，采用双臂机器人实现多任务分解，完成航空环形件的自动化生产加工，对提高生产效率、保证加工质量以及提升工件成品率有重要意义。为了实现航空环形件数控加工中的定位、夹紧、供能、清洁、抓取和误差补偿等功能，设计了双臂机器人本体、左右手端拾器、机床工作台、气动连杆固定装置和误差补偿装置。同时，系统性设计了航空环形件的机加工流程。对机器人运动学、工作空间和轨迹规划进行分析计算，为机器人运动控制提供支持。具体内容如下：（1）机器人加工系统的结构设计与分析。基于航空环形件的自动化加工要求，设计多任务分解的方案，采用双臂机器人完成任务。基于航空环形件加工中的自动定位和夹紧的需求，设计了一款机床工作台。基于航空环形件在电气供能断开后也能实现压紧的目的，设计了气动连杆固定装置。针对航空环形件加工前后的清洁以及电气供能的问题，设计了右手端拾器。针对右手端拾器连接供能时的运动精度问题，设计了误差补偿装置。针对待加工件位置识别和抓取上下料的问题，设计了左手端拾器。本文对机器人本体、机床工作台、气动连杆固定装置、右手端拾器、误差补偿装置和左手端拾器进行结构设计，在SolidWorks中实现三维建模和主要零件的有限元分析，同时完成样机研制。此外，确定各主要部件的工作任务，系统性设计了航空环形件的机加工流程。（2）机器人运动学分析。基于坐标系的齐次变换和改进DH参数法求解了机器人运动学正解，基于代数法求解了机器人运动学逆解，基于矢量微分法求解了雅可比矩阵，在MATLAB中建立了机器人模型，并对其进行了运动学仿真验证。（3）机器人工作空间与轨迹规划。本文运用蒙特卡洛法，求解了机器人的工作空间，在MATLAB中实现机器人工作空间的可视化。介绍比较了多种关节空间轨迹规划方法，本文采用五次多项式对双臂机器人进行插值规划。通过MATLAB实现仿真，最后得到机器人各关节的角度/位移、角速度/线速度、角加速度/线加速度—时间变化图。 |
| 语种 | 中文 |
| 产权排序 | 1 |
| 页码 | 79页 |
| 源URL | [http://ir.sia.cn/handle/173321/27131]  |
| 专题 | 沈阳自动化研究所_其他 |
| 作者单位 | 1.中国科学院大学 2.中国科学院沈阳自动化研究所; |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张兴刚. 航空环形件加工机器人关键技术研究[D]. 沈阳. 中国科学院沈阳自动化研究所. 2020. |
入库方式： OAI收割
来源：沈阳自动化研究所
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