工业机器人正越来越广泛地应用于航空航天复杂结构件的制造装配中，其高性能加工技术是实现构件高效高质高精加工的关键所在。本书针对机器人本体弱刚性结构属性导致产品加工质量差与加工轨迹精度低的问题，提出了工业机器人加工系统刚度优化的基础理论与关键技术，主要包括机器人刚度建模、机器人加工系统刚度性能分析、机器人刚度优化、基于刚度性能的机器人加工误差预测与补偿等内容，并进一步阐述了机器人加工系统刚度优化技术在航空航天钻孔、铣削中的应用，验证该技术的有效性。
样章试读
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前言
第1章 绪论 1
1.1 背景及意义 1
1.2 工业机器人高端制造装备 3
1.3 机器人刚度对切削加工的影响 6
1.4 机器人刚度特性研究 8
1.4.1 机器人刚度建模方法 8
1.4.2 机器人刚度性能评价指标 10
1.5 机器人刚度优化研究 11
1.6 本书主要内容.13
第2章 机器人经典刚度建模15
2.1 引言 15
2.2 机器人运动学 15
2.2.1 机器人正向运动学 15
2.2.2 机器人雅可比矩阵 20
2.3 机器人经典刚度模型 21
2.3.1 关节刚度与笛卡儿刚度之间的映射关系 21
2.3.2 补充刚度矩阵 23
2.3.3 关节刚度辨识 27
2.4 机器人经典刚度辨识试验 29
2.4.1 试验系统 29
2.4.2 试验准备 30
2.4.3 结果与分析 34
2.5 本章小结 44
第3章 机器人空间相似性变刚度建模 45
3.1 引言 45
3.2 关节刚度的空间相似性分析 45
3.2.1 理论分析 45
3.2.2 试验分析 47
3.3 变刚度辨识与建模方法 49
3.3.1 空间网格化原理与采样位姿规划 49
3.3.2 基于空间相似性的变刚度辨识与精确建模方法 51
3.4 机器人变刚度试验 52
3.4.1 试验平台 52
3.4.2 结果与分析 53
3.4.3 基于刚度模型的误差补偿 67
3.5 本章小结 72
第4章 机器人加工系统刚度性能分析.73
4.1 引言 73
4.2 机器人加工系统定向刚度表征模型 73
4.2.1 机器人柔度椭球 73
4.2.2 基于加工任务的机器人定向刚度表征 77
4.2.3 机器人加工系统切削性能分析 83
4.3 机器人加工空间内的刚度特性分析 84
4.4 机器人刚度对加工精度的影响 95
4.4.1 刚度对钻削加工的影响机理 95
4.4.2 轴向刚度对钻削加工精度的影响 107
4.5 本章小结 111
第5章 融合运动学与刚度性能的加工姿态优化方法 112
5.1 引言 112
5.2 机器人加工系统的冗余自由度 112
5.2.1 冗余自由度的概念 112
5.2.2 自由度对雅可比矩阵的影响 113
5.3 机器人运动学评估方法 114
5.3.1 机器人运动灵巧性指标 115
5.7 本章小结 144
第6章 动力学性能最优的加工姿态优化方法.145
6.1 引言.145
6.2 机器人多体动力学模型及其拓扑图 145
6.3 机器人多体传递矩阵动力学方程 147
6.3.1 机器人振动模态特性 147
6.3.2 机器人动力学响应 155
6.4 关节刚度参数辨识 157
6.4.1 模态试验分析 157
6.4.2 机器人关节刚度辨识 162
6.5 加工振动最小的机器人姿态优化方法 166
6.5.1 优化模型 166
6.5.2 基于 NSGA-II 的机器人姿态优化算法 167
6.6 数值仿真与试验验证 168
6.6.1 振动模态仿真与试验验证 168
6.6.2 动力学响应仿真与试验验证 170
6.6.3 加工姿态优化仿真验证 172
6.7 本章小结 174
第7章 刚度最优的机器人加工误差预测与补偿 175
7.1 引言 175
7.2 机器人轨迹误差补偿策略 175
7.2.1 轨迹误差分级补偿 175
7.2.2 微小线段拟合的插补位置规划 176
7.3 机器人加工轨迹误差在线预测与补偿 177
7.3.1 基于刚度模型的加工误差计算原理 177
7.3.2 连续轨迹加工误差的补偿策略 181
7.4 机器人加工轨迹误差补偿的实现 182
7.4.1 加工载荷数据处理 182
7.4.2 误差补偿系统实现 184
7.5 误差预测与补偿试验验证 188
7.6 本章小结 190
第8章 典型应用 191
8.1 引言 191
8.2 机器人铣削应用 191
8.2.1 航天类铝合金支架机器人铣削 191
8.2.2 航天类铝合金支架双机器人铣削 198
8.2.3 航天类铝锭样件机器人铣削 204
8.3 机器人钻孔应用 218
8.3.1 某飞机部件产品机器人钻孔 218
8.3.2 某飞机部件叠层材料机器人钻孔 221
8.3.3 航天类铝合金产品移动机器人钻孔 223
8.4 本章小结 225
参考文献 227
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