一种基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法技术

本发明专利技术属于铣削加工相关技术领域，其公开了一种基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法，该方法包括以下步骤：(1)通过锤击法计算获得机器人末端动柔度随激励方向的分布模型，即动柔度双球模型；(2)基于动柔度双球模型推导得到铣削振动随进给角度的分布模型，基于铣削振动随进给角度的分布模型及动柔度双球的大小与方向计算得到铣削振动随进给方向的分布，进而挑选出最优进给方向。本发明专利技术能够为铣削机器人优化进给方向从而减小振动提供指导。指导。指导。

【技术实现步骤摘要】
一种基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法


[0001]本专利技术属于铣削加工相关
，更具体地，涉及一种基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法。

技术介绍

[0002]铣削机器人由于其灵活性和大工作范围在大型结构件的加工中应用广泛，但加工时振动限制了其精度和效率，且损害主轴和刀具。进给方向优化是机器人铣削策略规划的重要一环，传统关于机器人铣削进给方向优化的技术大都关注机器人刚度或铣削稳定性，对铣削振动的关注不足。
[0003]如Chen等人2019年研究了铣削机器人末端静刚度的方向分布规律，通过刚度指标来优化进给方向；Tunc等人2017年分析了机器人铣削稳定性与进给方向的关系，以稳定性最大化来优化进给方向。2018年，Karim等人通过实验分析了不同进给方向下的机器人铣削振动及加工质量，但只是通过多次实验开展了分析，并没有涉及建模优化。总的来说，通过理论模型来优化机器人进给方向以减小铣削振动的技术仍是空白。

技术实现思路

[0004]针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于动柔度分布的机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：(1)通过锤击法计算获得机器人末端动柔度随激励方向的分布模型，即动柔度双球模型，该动柔度双球模型的数学表达式为：式中，是单位矢量；TCP的相对动柔度是两个半径为1/2的球面，球心分别为和以点的位置矢量表示TCP受激方向，点的坐标为e
i
＝[e
xi e
yi e
zi
]
T
；α
i
为激励与所成的夹角；(2)基于动柔度双球模型推导得到铣削振动随进给角度的分布模型，基于铣削振动随进给角度的分布模型及动柔度双球的大小与方向计算得到铣削振动随进给方向的分布，进而挑选出最优进给方向。2.如权利要求1所述的基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法，其特征在于：选振幅最小的进给角度即为最优进给方向。3.如权利要求1所述的基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法，其特征在于：计算α
i
方向激励下的TCP最大动柔度H
i,χ
(ω,α
i
)和TCP模态振动方向对应的公式为：对应的公式为：通过模态分析获得TCP在X0、Y0、Z0方向的第i阶模态的动柔度进而将H
i,χ
(ω,α
i
)推广到任意方向即可获得动柔度双球。4.如权利要求1所述的基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法，其特征在于：χ
i
与p
i
是固定的比例关系，表示为：式中，p
i
为第i阶模态响应，TCP的响应的大小和方向用单个变量来表示，记为χ
i
；p
i
＝X
i
e
jωt
，F和X
i
都是复数，j是虚数单位，ω是激励和响应的角频率；|Ju
i
|视作常数，u
i
是第i阶模态向量，J表示TCP与机器人关节之间力和速度映射关系的雅克比矩阵；X
i,χ
为第i阶模态下TCP在模态分析响应的幅值。5.如权利要求4所述的基于动柔度分布的机器人铣削进给方向优化方法，其特征在于：第i阶模态下TCP模态振动方向的动柔度H
i,χ
(ω,α
i
)为：
其中，H
i
(ω,α
i
)＝H
i
(ω,0)cosα
i
表示了激励...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭芳瑜，吴嘉伟，唐小卫，闫蓉，辛世豪，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：