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冲压自动化生产线是机电产品研发的热点领域,采用机器人所构成自动化生产单元或柔性自动化生产线,是进行高速、高效、高质量的冲压生产的一种有效方法,也是冲压技术的重要发展方向之一。 冲压机械手主要工作是按照预先规定的程序,完成对冲压件的传送与定位。本文根据冲压的实际工艺要求,设计开发一种冲压专用机器人,其本身具有结构简单、紧凑和工作范围大等特点,能满足冲压的工艺要求,还能节省整个冲压自动生产线占用的空间。 基于机器人运动学的基础理论,运用D-H法建立冲压机械手的连杆坐标系,得出各个连杆之间的连杆变换矩阵,最后求得运动学方程。解得运动学方程正解与逆解,并通过Matlab验证解法的正确性。 对于大型冲压件和工作范围小的场合,必须预先对其进行轨迹规划,以免在运动的过程中与周围设备或其本身发生碰撞。论述了轨迹规划的一般问题,阐述笛卡尔空间位置规划的基础理论,并通过实际冲压工艺在笛卡尔空间规划一条直线路径。在虚拟样机中建立冲压机械手的模型,选末端参考点作为点驱动,得出其在空间坐标中的位移曲线以及各个关节的位移曲线,并在关节空间中进行验证,得出其轨迹与预先规划的轨迹在允许的误差范围之内,为轨迹的优化提供参考数据。 在笛卡尔空间轨迹规划有直观、方便等特点,但对控制要求高,难以实现实时控制,但关节空间中轨迹规划能解决以上问题。通过采用有界偏差的理论,对所规划的直线进行二次规划,根据不同性质的关节采取不同的中间点算法,最后通过虚拟样机验证。最后在关节空间对插值点分别运用三次多项式、五次多项式和B样条函数插值运算,分析其末端参考点的位移、速度、加速度可知,B样条函数插值能使运行平稳,无冲击现象,满足冲压工艺的要求。