重載鍛造操作機(jī)性能評(píng)價(jià)與標(biāo)定方法研究.pdf

1、重載鍛造操作機(jī)是一種大尺寸，大慣量，大承載的工業(yè)機(jī)器人，主要應(yīng)用于鍛壓車間內(nèi)，配合萬(wàn)噸水壓機(jī)來(lái)完成重達(dá)幾十噸甚至幾百噸鍛件的自由鍛造。鍛造操作機(jī)的自身特點(diǎn)以及其極端的應(yīng)用背景對(duì)各個(gè)方面都提出了技術(shù)挑戰(zhàn)，包括如何在滿足工藝要求的前提下選擇一種驅(qū)動(dòng)方式比較簡(jiǎn)單的構(gòu)型、在具有冗余自由度的情況下如何確定鍛造操作機(jī)抓取鍛件之后的位姿、如何改善傳統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定方法在面對(duì)復(fù)雜機(jī)構(gòu)時(shí)的劣勢(shì)、面對(duì)冗余驅(qū)動(dòng)和過(guò)約束問(wèn)題時(shí)如何對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)等。本

2、論文提出了一個(gè)用于評(píng)價(jià)鍛造操作機(jī)構(gòu)型的運(yùn)動(dòng)耦合復(fù)雜度指標(biāo)，分析了其偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題，利用機(jī)構(gòu)特性對(duì)鍛造操作機(jī)進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)分層遞進(jìn)式標(biāo)定以及動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)，具體內(nèi)容如下:
　　 (1)利用添加虛擬約束的方法，將鍛造操作機(jī)的偏轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由原來(lái)的欠驅(qū)動(dòng)三自由度機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)擁有兩個(gè)驅(qū)動(dòng)和兩個(gè)自由度的機(jī)構(gòu)，對(duì)其運(yùn)動(dòng)學(xué)正問(wèn)題進(jìn)行數(shù)值求解;之后將虛擬約束沿著受約束方向移動(dòng)至密集的離散點(diǎn)處，分別計(jì)算出受約束機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解;從中找出一個(gè)

3、重力勢(shì)能最低的機(jī)構(gòu)，這個(gè)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解就是要求解的欠驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)正解。
　　 (2)根據(jù)鍛造操作機(jī)的速度關(guān)系矩陣，提出了運(yùn)動(dòng)耦合復(fù)雜度（KCC）的概念，將速度關(guān)系矩陣中包含的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)特征進(jìn)行量化，以此來(lái)體現(xiàn)不同機(jī)構(gòu)之間的運(yùn)動(dòng)耦合差別。為了能夠使得KCC這個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)比較全面，我們考慮了三個(gè)方面的因素:KCCs反映矩陣中非零元素的數(shù)目比例，KCCe反映矩陣中非零元素分布的均勻程度，KCCd反映矩陣的群解耦程度。
　　

4、(3)提出了鍛造操作機(jī)的分層遞進(jìn)式運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定方法，采用這種標(biāo)定方法的前提是機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)耦合復(fù)雜度比較小，甚至機(jī)構(gòu)的幾個(gè)末端運(yùn)動(dòng)之間是相互獨(dú)立的。在進(jìn)行分層遞進(jìn)式運(yùn)動(dòng)學(xué)參數(shù)標(biāo)定時(shí)，其約束方程比傳統(tǒng)的整體標(biāo)定方法簡(jiǎn)單，在迭代次數(shù)和迭代時(shí)間兩個(gè)方面都有比較大的優(yōu)勢(shì)。
　　 (4)提出了針對(duì)鍛造操作機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)方法。俯仰機(jī)構(gòu)的質(zhì)心位置不處于正中位置，由此產(chǎn)生的影響通過(guò)冗余驅(qū)動(dòng)控制方法施加于提升機(jī)構(gòu);在提升機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)辨識(shí)過(guò)程