轮毂毛刺机器人打磨刀路规划与工具姿态优化

摘要

为解决机器人在打磨去除轮毂窗口边缘毛刺时存在刀位点稀疏或冗余与分布不均、作业工具姿态获取困难和变化剧烈等问题，提出一种含有刀位点规划和工具姿态获取与优化的轮毂窗口毛刺机器人打磨路径规划方法。采用NURBS曲线形态特征参数描述轮毂窗口边缘曲线，开展轮毂窗口边缘机器人刀位点规划；提出一种考虑轮毂点云和窗口表面特征的轮毂窗口内侧面法向量获取方法，并建立刀位点处局部坐标系，描述机器人工具姿态；建立机器人末端工具姿态优化模型并优化求解，获得连续平滑的轮毂窗口机器人末端工具姿态；开展轮毂窗口边缘毛刺机器人打磨实验，验证所提轮毂窗口毛刺机器人打磨路径规划方法的有效性。结果表明，在轮毂窗口毛刺打磨去除过程中，机器人关节角曲线较平滑，机器人可以精准到达所规划的刀位点且其末端工具较好地接触窗口边缘并保持适宜的加工姿态；经毛刺打磨后的不同轮毂窗口边缘倒角最大不超过1.50 mm,多处不同位置倒角测量的最大平均值为0.64 mm,均在工艺规范规定范围内。

关键词

机器人打磨 / 刀路规划 / 刀位点规划 / 工具姿态优化 / 轮毂窗口

基金资助

国家自然科学基金(52275005); 陕西省自然科学基础研究计划(2025JC-QYXQ-027,2025-YBMS-619); 中央高校基本科研业务费专项资金(300102253201); 中国博士后科学基金(2024M760002); 安徽省博士后科研项目(2023B675); 芜湖市重点研发与成果转化项目(2023yf044)