大型铸锻件打磨机器人设计与分析

摘要

大型铸锻件表面打磨存在结构尺寸大、表面复杂、人工作业强度高等问题，现有的打磨机器人系统虽然可以实现大型铸锻件的打磨作业，但存在占地面积大、灵活性差以及设备成本高的问题；本文针对以上问题，提出了一种融合移动平台、桁架式折展结构、串联机械臂、并联自适应打磨头的大型铸锻件表面打磨机器人系统平台，具有打磨范围大、占用空间小，布置灵活等特点，可以有效兼顾各种不同尺寸的大型铸锻件表面打磨需求。基于D-H(DenavitHartenberg)法对等效后所得到的8关节串联机构进行正逆运动学分析，采用数值法分析了混联机构整体工作空间，得到单机械臂工作状态下的打磨范围；基于矢量法对末端被动式并联打磨头建立运动学模型，并进一步分析了在串联机械臂保持一定姿态时并联打磨头的工作空间；研究被动式并联打磨头末端负载与驱动关节自适应调节之间的理论联系，优化气压阻尼系统的整体负荷状态；基于机械臂运动学模型获得关节速度及加速度，以机械臂整体功耗为优化目标建立能耗函数，分析得到平面打磨时打磨机器人在不同轨迹下的整体功耗，并通过数字算例与仿真计算验证了优化方程的合理性。基于ADAMS仿真模型对上述分析进行仿真验证，证明了桁架式混联打磨机器人设计与理论分析的合理性，为大型铸锻件打磨机器人设计开发提供了参考。

关键词

大型铸锻件 / 打磨机器人 / 运动学分析 / 自适应控制 / 轨迹优化