切削机器人的设计研究

文章通过分析传统切削机器人,针对它们所存在的问题和不足,在分析现有工业机器人刚性差、精度低的基础上,设计出一种新型的切削加工机器人。采用模块化的设计技术,设计了五种基本功能模块,根据加工对象的要求可快速地组合成多种不同的结构型式。研究该切削加工机器人的运动功能分析,使切削加工机器人不仅具有机器人一样灵活的柔性,而且具有金属切削机床一样的刚性,特别适合于空间自由曲面的加工与测量等。     

切削加工机器人系统综合误差解耦补偿

以6自由度机器人及2自由度变位机为研究对象,运用机器人微分变换理论建立存在误差情况下的运动学方程。针对机器人在切削加工中动、静态误差存在耦合的情况,通过分析切削加工系统的特点,运用摄动法建立了相邻两连杆间的动、静态误差的传递关系,并由此推导出机器人末端执行器与各关节轴动、静态误差的关系,对机器人及变位机各运动副间的误差进行了解耦,建立了切削加工机器人系统的误差补偿模型,并验证了其有效性,为进一步研究机器人末端执行器与各关节及臂杆间的误差关系打下了理论基础。     

农业机器人切削过程仿真分析——基于计算机辅助设计

利用6自由度机器人切削加工平台,讨论了该机器人与计算机辅助设计工具的数据链结构,研究了其运动控制过程,并对设计结果进行有效优化。通过介绍切削加工控制系统整体结构,构建了机器人运动学模型,并根据计算机辅助设计工具,对机器人后续优化过程的坐标转换、各关节正逆运动学计算以及机器人运动控制程序生成过程进行了深入研究。同时,对系统进行了ADAMS软件仿真,并完成了3D样件的加工。试验结果表明:该系统可以自动生成机器人运动控制程序的加工指令,直接驱动机器人末端执行刀具的运动,实现零部件的加工生产,可行性高。     

变速箱后壳体切削刚度对比分析

变速箱后壳体在切削加工时,由于加工表面的刚度分布不均匀,将造成表面加工后平面度得不到保障。为此,文章在对加工过程进行合理简化的基础上,对3种设计方案加工面的刚度进行对比分析,并提出改进设计的方法,为设计部门提供参考。本工作可为类似的结构加工刚度分析提供借鉴并具有一定的工程实践价值。     

基于螺旋理论的可变刚度机械臂关节研究

为提高手术器械的姿态调整能力,以更好地适应手术环境的需求,提出一种新的可变刚度机械臂关节,该关节通过自身结构的改变来实现变刚度.基于旋量理论,通过线性相关性来研究关节的可动性,并进行ADAMS运动学仿真和3D打印模型实验,最终确定该关节的可实施性.     

仿生变刚度关节设计与试验

变刚度关节是一种具有本质柔顺性的机器人机构,能够提高机器人与人交互作用时的安全性。本文设计了一种采用弹簧片的机械式仿生变刚度关节,利用差动轮系实现关节位置与刚度的独立控制。基于弹簧片大挠度变形,在关节中采用的2种弹簧片末端施力结构对刚度特性的影响进行分析,仿真结果表明,末端施力结构对偏转时的刚度变化有较大影响。对变刚度关节样机的刚度性能进行试验,试验结果与仿真结果一致,表明该关节具有较大的刚度变化范围,并且2种末端施力结构可以分别满足持续高刚度和碰撞安全性的应用要求。     

精密和超精密切削加工技术的研究

精密和超精密切削加工的工作原理与普通切削加工一样,都是通过一个或有次序的多个刀刃在被加工表面的切削形成工件形状。但所不同的是加工所用的刀具不一样,加工使用的机床性能不一样,从而切削用位也不一样。     

新型陶瓷刀具在不锈钢切削加工中的应用研究

不锈钢在大气中和腐蚀介质中具有较好的耐蚀能力和高温度强度等优良特性。陶瓷刀具是现代金属切削加工中的一种新型材料刀具。陶瓷刀具高速切削不锈钢,应该具有高的冷却性能、高的润滑性能和较好的渗透。     

新型陶瓷刀具在不锈钢切削加工中的应用研究

不锈铜在大气中和腐蚀介质中具有较好的耐蚀能力和高温度强度等优良特性.陶瓷刀具是现代金属切削加工中的一种新型材料刀具.陶瓷刀具高速切削不锈钢,应该具有高的冷却性能、高的润滑性能和较好的渗透.     

结合面接触刚度分形模型研究

指出了以往有关粗糙表面接触刚度理论研究工作的缺陷与不足,在一定的前提下,基于球体与平面的接触理论和粗糙表面的接触分形理论,同了具有尺度独立性的结合面接触刚度分形模型,并进行了数字仿真研究,仿真结果与实验研究结果相一致。     

结合面法向接触刚度分形模型建立与仿

基于接触分形理论和微接触大小分布函数,建立了计及微接触大小分布的域扩展因子影响的结合面法向接触刚度的分形模型,并通过对所建模型的数字仿真,直观地揭示了结合面法向接触刚度与结合面诸参数之间的非线性关系,探讨了这些相关参数对法向接触刚度的影响规律.研究仿真结果表明,结合面法向接触刚度随着结合面法向载荷的增大而增大,随结合面分形特征长度尺度参数的增大而减小,但随结合面分形维数的变化规律比较复杂.     

基于各向异性分形理论的结合面切向刚度改进模型

基于各向异性分形几何理论,建立了一种结合面切向接触刚度改进模型.通过对所建模型的数字仿真,直观地揭示了结合面切向接触刚度与结合面法向载荷、切向载荷、结合面分形维数D、结合面分形粗糙度G、相关因子K、材料特性(o)之间复杂的非线性关系.数字仿真结果表明:结合面切向接触刚度随着法向载荷、相关因子或材料特性的增加而增加,但随着切向载荷、分形粗糙度的增加而减小;当分形维数较小时,结合面切向接触刚度随着分形维数的增加而增加;当分形维数较大时,结合面切向接触刚度随着分形维数的增加而减小.     

双丝杠与直线导轨结合部静刚度分析

基于弹性力学赫兹接触理论,对主轴箱在z轴不同位置时双滚珠丝杠副轴向刚度、角接触球轴承轴向刚度和直线导轨副线刚度进行分析,建立了静刚度模型。基于此模型,结合有限元仿真,得出永磁直线同步电动机法向力对机床刀具点的变形。仿真结果与实验结果对比表明,两者吻合很好,验证了静刚度模型的有效性。     

基于ANSYS Workbench的采摘机器人臂架模态分析

介绍了采摘机器人臂架的结构特征;为了提高林果的采收效率,使采摘机器人具有更合理的结构和动态特性,以模态分析理论为基础,应用有限元分析软件ANSYS Workbench,建立了采摘机器人臂架的有限元模型;选取臂架的3种典型位姿,得出了其在不同位姿下的前6阶固有频率和振型,找出薄弱环节,提出了相应的改进方案,为臂架的进一步优化设计打下基础。     

软体手臂刚度特性分析

气动肌肉驱动的软体机器人具有质量轻、功率密度比高、人机交互安全性高等优点。提出了一种由伸长型及收缩型气动肌肉组成的变刚度软体机器人手臂,能够实现位置与刚度的解耦。针对单根收缩型及伸长型气动肌肉进行了刚度测试实验,利用最小二乘法建立了单根气动肌肉气压、位移及刚度关系模型。基于所建立的单根气动肌肉刚度模型,针对所设计的软体手臂,建立了手臂刚度模型。搭建了手臂刚度测试实验平台,通过实验验证可知理论模型与实验模型的刚度变化趋势一致,平均相对误差为3.60%,最大相对误差为6.17%。     

金属材料结合部法切向刚度修正与实验验证

推导了分形维数、分形粗糙度的近似解析解,修正了结合部法向接触刚度相关公式。编写了求解域扩展系数的通用Matlab程序,推导出结合部切向接触刚度的解析解。以XHK5140型自动换刀计算机数控立式镗铣床上的结合部为研究对象,以测试试件的实验结果为基准,按照相似振型相关性、固有频率定量比较的原则,对结合部法向与切向接触刚度的理论解进行了验证。验证表明理论模型的振型与实验的振型都一致,理论与实验固有频率的相对误差在-16.8%～16.8%之间。     

日光温室番茄采摘机器人设计与试验

针对目前日光温室中番茄采摘主要靠人工且费时费力的问题,设计并制作了一种可以应用于日光温室的番茄采摘机器人.该机器人能够在大棚垄道间巡检并自动识别成熟番茄,完成采摘、收集.本设计以STM32微控制器为主控制器,使用麦克纳姆轮全向移动平台作为机器人的移动底盘,采用由Raspberry Pi 4B控制器驱动的深度相机作为成熟...     

立式加工中心静刚度细化试验与有限元分析

采用细化试验和有限元方法对某立式加工中心静刚度进行了研究.通过细化试验不仅测得了机床的三向静刚度,而且测量了主要零件的变形;对主轴箱的变形进行了细化试验,对结果进行了详细分析;测量了主轴箱滑块与立柱导轨结合面的变形,结果表明该结合面y向是薄弱环节.在Workbench中建立了机床静刚度有限元模型,通过与试验数据的对比验证了有限元模型的准确性.     

结合面切向接触刚度分形模型建立与仿真

基于接触分形理论和微接触面积分布函数,建立了计及微接触面积分布的域扩展因子影响的结合面切向接触刚度分形模型,并通过数字仿真直观揭示了结合面切向接触刚度与结合面诸参数之间的非线性关系以及这些相关参数对切向接触刚度的影响规律.仿真研究结果表明,结合面切向接触刚度随着结合面法向载荷的增大而增大,随结合面切向载荷的增大而减小,随结合面分形特征长度尺度参数的增大而减小,但随结合面分形维数的变化规律比较复杂.