30、工业机器人在机器人加工中的应用

工业机器人在机器人加工中的应用

机器人的动态性能

在分析和建模机器人加工的动力学时，会使用运动方程：
$M \cdot \ddot{x} + C \cdot \dot{x} + K \cdot x = F$
其中，$M$是质量矩阵，$C$是阻尼矩阵，$K$是刚度矩阵，$x$是位移向量，$F$是力向量。

为了考虑质量的影响，动力学模型中会纳入惯性矩阵。为评估机器人的动态性能，不同学者提出了不同的指标，如吉川提出了动态可操作性，浅田提出了广义惯性椭球。在考虑机器人动力学时，为简化模型，阻尼常被忽略；也有研究纳入阻尼系统以支持机器人在共振振动会成为问题的操作中运行。

建立动力学模型的参数识别基于解析、实验或综合方法。例如，高蒂尔和哈利勒描述了确定建立动力学模型所需的最小惯性参数数量的方法，该方法还被集成到机器人建模软件中。

在建立机器人铣削的动力学模型方面，不同的研究有不同的成果：
- 岑和梅尔科特描述了质量矩阵和惯性矩阵之间的关系，这种关系通过雅可比矩阵建立，因为惯性取决于机器人的姿态，雅可比矩阵在改变机器人姿态时会考虑关节坐标系相对于基坐标系的变换。
- 科泽尔解析推导了机器人相对于基坐标系的姿态相关惯性矩阵。
- 斯维亚泰克等人通过简化复杂组件创建了机器人的CAD模型，并调整简化组件的密度以获得准确的质量，但发现简化导致模型的重心和惯性不正确。
- 怀南等人使用CAD获得了所有机器人组件的惯性矩阵，将单个组件建模为具有指定材料类型的空心体，基于校准的CAD模型建立了机器人铣削力预测的仿真模型，并与实验结果进行了比较，得出该模型可以令人满意地预测中等振幅的铣削力。
- 克利姆奇克等人指出准串联机器人的