Pose Optimization and Tool Path Planning for Robotic Grinding of Complicated Curved Surface

Abstract

摘要： 近年来，以工业机器人为执行体的机器人磨抛由于其灵活性好、通用性强等特点正逐渐成为复杂曲面磨抛的发展趋势。在机器人磨抛加工过程中，刀具路径点常以曲面上曲率及法线方向为导向进行划分，但尚未考虑机器人实际运动姿态变化对磨抛路径光滑性产生的影响，且可能存在工件与工具干涉问题，因此难以保障最终加工精度。为此，提出了以磨抛姿态变化为约束并光顺干涉处姿态的规划方法。首先，以机器人末端磨抛姿态变化作为刀位点划分阈值，综合考虑其他非法线方向的位姿变换，减缓了刀具路径点之间的姿态变化。然后，在干涉处改变刀具姿态，并以等参数圆进行范围性光顺从而解决干涉问题。最后，综合姿态变化约束和干涉刀位点的姿态光顺，规划出一条光滑无碰撞的机器人磨抛路径。利用机器人砂带磨抛系统对航空发动机叶片进行磨抛试验，结果表明，所提规划方法的关节角速度变化平缓，刀具路径光滑性更好，磨抛后叶片轮廓度满足-0.03~+0.05 mm公差带要求，表面粗糙度由Ra>3.2 μm提升至0.2472 μm，验证了所提规划方法的有效性。

Topics & Concepts