基于ER50机器人的五星椅座砂带磨削系统设计与研究

作     者：吴正虎 

作者单位：湖北工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：任军

授予年度：2020年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080202[工学-机械电子工程] 0804[工学-仪器科学与技术] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：ER50机器人 五星椅座 运动学仿真 砂带磨削 离线编程 

摘      要：随着工业自动化技术的发展和人民生活水平的提高,各种零部件的磨削需求与日俱增。目前国内的磨削方式主要以人工为主,该方式不仅效率低,难以保证加工的稳定性和一致性,而且不符合当前人力成本日益增长的发展趋势。针对上述情况,本文以五星椅座为磨削对象,设计了一套基于ER50机器人的砂带磨削系统,分别对机器人运动学及轨迹规划、砂带磨削工艺参数、机器人砂带磨削离线编程展开研究,以提高产品的磨削质量和磨削效率。研究内容如下:首先,以五星椅座为磨削对象设计了一套基于ER50机器人的砂带磨削系统,制定了一套具体的砂带磨削流程,确定了机器人的相关参数。基于五星椅座的结构特点,设计了一套工件夹具和柔性砂带磨削机,实现了机器人砂带磨削系统的柔性化磨削加工,为机器人砂带磨削系统的应用奠定了基础。其次,采用D-H参数法对ER50机器人的正、逆运动学进行了求解,在MATLAB Robotics工具箱中建立了机器人的仿真模型,通过对机器人进行正、逆运动学仿真验证了模型的正确性。使用五次多项式插值法对机器人进行了空间任意点到点的轨迹规划仿真,验证了机器人轨迹规划的合理性和各关节运动性能的良好性,为后续机器人砂带磨削离线编程的研究提供了参考依据。然后,基于五星椅座砂带磨削正交试验的结果,采用极差分析法和方差分析法得到了相关磨削工艺参数对表面粗糙度和磨除率的影响规律及磨削工艺参数优选方案。根据正交试验结果建立了精度良好的表面粗糙度和磨除率的回归数学模型,为五星椅座砂带磨削工艺参数的优选提供了理论参考依据。最后,采用RobotArt软件对机器人的砂带磨削轨迹进行了离线编程。经仿真与调试无误后生成机器人的砂带磨削程序,对五星椅座进行了机器人砂带磨削试验的验证,获得了良好的磨削效果,为今后机器人砂带磨削技术的研究和应用提供了一定的参考。