基于數(shù)控加工中心系統(tǒng)的高精度鉸鏈?zhǔn)綑C(jī)械臂

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基于數(shù)控加工中心系統(tǒng)的高精度鉸鏈?zhǔn)綑C(jī)械臂

采用機(jī)械臂來(lái)對(duì)鉆床的鉆頭、螺栓等進(jìn)行定位是一種很先進(jìn)的技術(shù)。在通用的機(jī)器人中，其懸臂式機(jī)械臂的靈活度和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)齒輪間會(huì)造成較大定位誤差。之前的研究是采用二次標(biāo)定及運(yùn)行在數(shù)控加工中心的機(jī)器人偏差矯正數(shù)學(xué)模型，以降低上述定位誤差。無(wú)論機(jī)械臂位置如何，都可以通過(guò)計(jì)算每一個(gè)機(jī)械臂鏈接處的線(xiàn)性變形來(lái)對(duì)模型做進(jìn)一步改善。這些變形參數(shù)由校準(zhǔn)程序來(lái)確定，然后實(shí)時(shí)地引導(dǎo)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以準(zhǔn)確定位，精度達(dá)到± 0.25mm。

由于鉸鏈?zhǔn)綑C(jī)械臂在航空航天工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用，因此其已被成功地應(yīng)用到汽車(chē)制造中。機(jī)器人的使用有利于降低生產(chǎn)成本、提高生產(chǎn)的靈活性。

為實(shí)現(xiàn)高精確度定位，機(jī)械運(yùn)動(dòng)形式必須是可以反復(fù)的。對(duì)于機(jī)械臂，每個(gè)坐標(biāo)軸外的副旋轉(zhuǎn)編碼器都能夠減小微小反作用力造成的定位誤差。典型的機(jī)器人操縱機(jī)構(gòu)是由多個(gè)鉸鏈鏈接而成的。通過(guò)先后施加在每個(gè)操縱臂上的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂的操縱行為。而在數(shù)控程序中，儲(chǔ)存盒傳輸上述動(dòng)作的方法是采用矩陣法。通過(guò)坐標(biāo)位置反饋后進(jìn)行二次校核的方法以達(dá)到機(jī)械臂的高精度，將該方法寫(xiě)進(jìn)數(shù)控加工中心以進(jìn)行控制。

在裝配生產(chǎn)線(xiàn)上使用機(jī)器人如果不進(jìn)行校準(zhǔn)，則其機(jī)械臂的靈活度和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的齒輪間會(huì)產(chǎn)生較大定位誤差。將運(yùn)動(dòng)模型添加到數(shù)控中心，對(duì)機(jī)械臂進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和矯正，以實(shí)現(xiàn)定位的高精確度并提高機(jī)械臂的工作空間。圖1為安裝在直線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)上的機(jī)械臂。

圖1　直線(xiàn)生產(chǎn)線(xiàn)上的機(jī)械臂

Bradley Saund et al. SAE 2013-01-2292.

編譯：張冬冬