軟性材料3D切割機器人系統(tǒng)研究.pdf

1、切割是軟性材料加工工藝的重要內(nèi)容之一，目前較為成熟的平面機械切割技術(shù)已經(jīng)無法滿足越來越多的三維(3D)切割需求。為此，本文將機器人技術(shù)引入軟性材料切割領域，研究了可用于軟性材料3D切割的機器人系統(tǒng)。
　　本文在對現(xiàn)有機器人切割技術(shù)以及軟性材料平面切割方法調(diào)研的基礎上，以史陶比爾TX90機器人為研究對象，對軟性材料3D機器人進行了建模和仿真分析。
　　(1)研究了切割刀具的種類和功能，對不同性質(zhì)的刀具分析了其可切割材料的類型。

2、在此基礎上，設計了軟性材料3D切割機器人的相關(guān)機械系統(tǒng)，具體包括刀具夾持裝置和拾放料裝置。其中刀具夾持裝置可實現(xiàn)刀具的快速自動更換，拾放料裝置可使機器人完成工件在上下工位的取放。
　　(2)對3D切割機器人運動學進行分析和建模，通過建立機器人連桿坐標系，采用D-H參數(shù)方法建立了機器人運動學模型，并對其進行求解，分析機器人提高精度的方法。同時，研究軟性材料切割過程中刀具的受力情況，在分析直刀切割受力的基礎上，提出了在刀刃具有傾斜時切

3、割材料的受力計算方法，并通過仿真對結(jié)果進行了分析。
　　(3)對3D切割機器人工作過程中的運動軌跡進行了規(guī)劃。分析笛卡爾空間的直線規(guī)劃方法，研究了帶拋物線過渡的線性插值方法在空間直線規(guī)劃時的應用，并進行了仿真分析。同時，對圓弧規(guī)劃方法，以及關(guān)節(jié)空間的五次多項式軌跡規(guī)劃方法和經(jīng)過多點的帶拋物線過渡的規(guī)劃方法進行了研究和仿真分析。
　　(4)通過SolidWorks和MATLAB軟件對軟性材料3D切割機器人系統(tǒng)進行了仿真驗證。分