纖維鋪絲機(jī)械手運(yùn)動軌跡控制的研究.pdf

1、本文詳細(xì)討論了大曲率復(fù)雜型面構(gòu)件的復(fù)合材料鋪絲成型技術(shù)。在已有的對復(fù)合材料構(gòu)件結(jié)構(gòu)及鋪放工藝、鋪層設(shè)計(jì)研究的基礎(chǔ)上，針對該類構(gòu)件鋪放型面曲率大、跨度大、變截面的特點(diǎn)，本文提出了利用六軸機(jī)械手加旋轉(zhuǎn)主軸的多路鋪絲工藝來解決變截面、跨度大以及型面復(fù)雜的問題。由于構(gòu)件體積大從而導(dǎo)致鋪絲路徑復(fù)雜且要處理的數(shù)據(jù)量大，本文提出用45°輔助平面與分割曲線求交的方法迭代逐一求解鋪絲點(diǎn)，然后通過三次樣條曲線擬合各鋪絲點(diǎn)從而求得鋪絲路徑，接下提出了一種有效

2、可行的多絲束切絲算法，并將其與鋪絲信息集成，以借助CAD技術(shù)的優(yōu)勢將鋪絲過程中復(fù)雜的運(yùn)動控制問題集中在各鋪絲點(diǎn)上，將這些信息集中存儲調(diào)用，避開對鋪放路徑的討論，以簡化路徑規(guī)劃方法和后續(xù)的運(yùn)動控制問題。
　　 在經(jīng)過前期鋪絲路徑規(guī)劃得到鋪絲點(diǎn)的歐拉角、位置矢量以及切絲絲數(shù)等信息的前提下，在運(yùn)動控制的具體實(shí)現(xiàn)方法上，基于本文討論的鋪絲結(jié)構(gòu)存在冗余自由度，提出了將鋪放終端的運(yùn)動鎖定在某一鋪放平面內(nèi)，通過機(jī)械手和主軸的協(xié)調(diào)運(yùn)動使兩者最終

3、的合成運(yùn)動軌跡與規(guī)劃的路徑保持一致。在運(yùn)動信息的處理問題上，本文提出運(yùn)動控制的實(shí)現(xiàn)集中于鋪絲點(diǎn)和鋪絲點(diǎn)間的聯(lián)系上，將鋪絲點(diǎn)作為運(yùn)動控制信息的集合點(diǎn)，只需滿足鋪絲點(diǎn)及鋪絲點(diǎn)間相互聯(lián)系的要求，而忽略路徑問題，使鋪放運(yùn)動的控制問題得到簡化。此后，詳細(xì)討論了由已求得的接近矢量求解各關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)角和主軸轉(zhuǎn)角的方法以及控制實(shí)現(xiàn)方法，為鋪絲運(yùn)動控制的工程應(yīng)用提供了有效可行的途徑。
　　 本文采用IPC+PMAC的開放式控制結(jié)構(gòu)，并搭建了簡易的硬件控

4、制平臺對提出的方法進(jìn)行驗(yàn)證。最后，結(jié)合鋪放裝備的發(fā)展方向，提出了通過開發(fā)基于Windows的鋪放應(yīng)用程序模塊的設(shè)計(jì)方法來解決鋪絲當(dāng)中處理的數(shù)據(jù)量大、運(yùn)動控制復(fù)雜等問題，利用鋪放應(yīng)用程序來處理鋪放前期的鋪放點(diǎn)信息以及切絲等問題，而由PMAC來完成后期的機(jī)械手運(yùn)動控制，為纖維鋪絲機(jī)械手運(yùn)動軌跡控制的工程應(yīng)用提供了方案，并開發(fā)了用于機(jī)械手運(yùn)動軌跡控制的軟件模塊，該模塊能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的功能，并且具有開發(fā)周期短、擴(kuò)展升級簡單的優(yōu)點(diǎn)。最后通過簡易的試