【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及机器人加工精度优化的，尤其涉及一种基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法。
技术介绍
1、工业机器人已广泛用于许多行业的各种应用，限制工业机器人在高精度加工中应用的主要障碍之一是机器人刚度不足。低刚度特性可能导致机器人末端执行器的变形，从而降低加工尺寸的精度，所以综合考虑切削力引起的变形和磨削系统引起的变形，可以更加精确反映了机器人磨削加工中的变形情况。
2、传统刚度辨识的方法步骤繁琐，且在利用激光跟踪仪测量机器人末端执行器的实际位姿时系统需要通过激光反射的方式来获取位置，所以要保证不能出现断光的情况，此外激光跟踪仪设备成本极高，所以设计一种刚度辨识装置能够解决机器人关节刚度辨识步骤繁琐、成本高的问题。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：通过改进的刚度辨识装置来获取机器人末端加负载后的六维变形；
4、对所述改进的刚度辨识装置进行运动学建模；
5、基于静刚度模型对所述机器人进行关节刚度辨识，得到所述机器人关节刚度矩阵；
6、分析磨削系统中柔性变形来源，获得机器人磨削加工变形参数
7、作为本专利技术所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法的一种优选方案，所述改进的刚度辨识装置包括基座、动平台和驱动单元，所述基座是长方形铝质机架，所述动平台是六自由度工业机器人末端，所述驱动单元固定安装于所述基座上方；
8、所述驱动单元由电机、绝对值编码器、减速器、卷筒和传动机构组成；
9、由所述驱动单元收放的绳索以体对角线的方式交错连接在机器人末端的各个顶点。
10、作为本专利技术所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法的一种优选方案，所述六维变形包括直线变形和旋转变形。
11、作为本专利技术所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法的一种优选方案，所述进行运动学建模，包括：
12、将绳索在基座和机器人末端上的连接点分别记为ai和ri，i表示绳索的数量；
13、将全局坐标系建立在基座上，局部坐标系建立在机器人末端，定义机器人末端在全局坐标系中的位姿为
14、其中，r＝[x y z]t表示位置矢量，表示姿态矢量(由xyz欧拉角表示)，α、β、γ分别表示绕ox、oy、oz旋转的角度。
15、作为本专利技术所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法的一种优选方案，将所述机器人移动至灵巧度良好区域内，并在所述机器人末端安装电主轴，将六维力传感器安装在所述机器人末端与主轴组件之间，利用所述六维力传感器测得机器人末端x、y、z方向的力，利用所述改进的刚度辨识装置来测量机器人末端的变形值，再基于静刚度模型对所述机器人进行关节刚度辨识，得到的机器人关节刚度矩阵。
16、作为本专利技术所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法的一种优选方案，定义磨削加工系统的重心集中于机器人本体末端，其引起的变形计算如下：
17、δxspindle＝cspindlegz
18、其中，δxspindle表示磨削系统引起的位移，gz表示磨削系统重力。
19、作为本专利技术所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法的一种优选方案，机器人磨削加工中力直接作用于刀具刀尖处，为计算磨削力引起的变形，需建立其刀尖处的笛卡尔刚度矩阵，其数学表达公式如下：
20、
21、其中，jtcp为机器人刀尖处的雅可比矩阵。
22、作为本专利技术所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法的一种优选方案，磨削过程中的磨削力可分为沿砂轮径向的法向磨削力fn、沿砂轮切向的切向磨削力ft、以及沿砂轮回转轴线的轴向磨削力fa，将其坐标转换后表述成作用在刀尖空间坐标中，其数学表达式如下：
23、
24、由磨削力所引起的变形计算公式为：
25、δxtcp＝ctcp[fx fy fz]t
26、将磨削力投影至机器人基座标系方向上实现与磨削系统引起的变形和磨削力引起的变形的统一，则机器人磨削过程中的综合变形，通过如下数学公式表示:
27、
28、其中，cx、cy、cy分别表示机器人在基座标系下的三个主导方向的柔度。
29、本专利技术的有益效果：本专利技术通过刚度辨识系统，解决了机器人关节刚度辨识步骤繁琐、成本高的问题，且综合考虑了外部负载的重量和切削力引起的机器人变形，提高变形预测的精度、准确度。
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1.一种基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，所述改进的刚度辨识装置包括基座、动平台和驱动单元，所述基座是长方形铝质机架，所述动平台是六自由度工业机器人末端，所述驱动单元固定安装于所述基座上方；
3.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，所述六维变形包括直线变形和旋转变形。
4.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，所述进行运动学建模，包括：
5.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，将所述机器人移动至灵巧度良好区域内，并在所述机器人末端安装电主轴，将六维力传感器安装在所述机器人末端与主轴组件之间，利用所述六维力传感器测得机器人末端x、y、z方向的力，利用所述改进的刚度辨识装置来测量机器人末端的变形值，再基于静刚度模型对所述机器人进行关节刚度辨识，得到的机器人关节刚度矩阵。
6.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机
7.根据权利要求6所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，机器人磨削加工中力直接作用于刀具刀尖处，为计算磨削力引起的变形，需建立其刀尖处的笛卡尔刚度矩阵，其数学表达公式如下：
8.根据权利要求6所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，磨削过程中的磨削力可分为沿砂轮径向的法向磨削力Fn、沿砂轮切向的切向磨削力Ft、以及沿砂轮回转轴线的轴向磨削力Fa，将其坐标转换后表述成作用在刀尖空间坐标中，其数学表达式如下：
...【技术特征摘要】
1.一种基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，所述改进的刚度辨识装置包括基座、动平台和驱动单元，所述基座是长方形铝质机架，所述动平台是六自由度工业机器人末端，所述驱动单元固定安装于所述基座上方；
3.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，所述六维变形包括直线变形和旋转变形。
4.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，所述进行运动学建模，包括：
5.根据权利要求1所述的基于刚度模型的机器人磨削综合变形预测方法，其特征在于，将所述机器人移动至灵巧度良好区域内，并在所述机器人末端安装电主轴，将六维力传感器安装在所述机器人末端与主轴组件之间，利用所述六维力传感器测得机...
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