[发明专利]基于位姿特性的机器人加工稳定性预测方法及装置

权利要求书

1.一种基于位姿特性的机器人加工稳定性预测方法，其特征在于，包括：

建立机器人铣削系统的动力学模型；

对所述机器人铣削系统的动力学模型进行动态性能分析，获取不同机器人各个可达加工位姿下的刀尖频响函数；

基于逆运动学求解各个可达冗余角下的机器人的关节角、机器人本体质量矩阵和机器人本体刚度矩阵，其中，不同的可达冗余角对应不同的可达加工位置下的姿态；

基于所述各个可达加工位姿下的刀尖频响函数，根据所述各个可达冗余角下的机器人的关节角、机器人本体质量矩阵和机器人本体刚度矩阵获得各个可达冗余角下的模态质量、模态阻尼和模态刚度；

基于再生颤振预测模型，根据所述各个可达冗余角的下模态质量、模态阻尼和模态刚度获得各个可达冗余角对应的极限切削深度，获得冗余角与极限切削深度的稳定性预测图。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述建立机器人铣削系统的动力学模型，包括：

采用修正的D-H法建立机器人本体运动学模型；

建立主轴系统动力学模型和主轴-刀柄-刀具结合面刚度模型；

将所述机器人本体动力模型、所述主轴系统动力学模型和所述主轴-刀柄-刀具结合面刚度模型进行集成，建立机器人铣削系统的动力学模型。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述主轴-刀柄-刀具结合面刚度模型考虑了结合面法向刚度、结合面切向刚度和结合面扭转接触刚度。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述机器人铣削系统的动力学模型进行动态性能分析，包括：

基于有限元分析方法对所述机器人铣削系统的动力学模型进行动态性能分析。

5.一种基于位姿特性的机器人加工稳定性预测装置，其特征在于，包括：

动力学模型建立单元，用于建立机器人铣削系统的动力学模型；

刀尖频响函数获取单元，用于对所述机器人铣削系统的动力学模型进行动态性能分析，获取不同机器人各个可达加工位姿下的刀尖频响函数；

逆运动学求解单元，用于基于逆运动学求解各个可达冗余角下的机器人的关节角、机器人本体质量矩阵和机器人本体刚度矩阵，其中，不同的可达冗余角对应不同的可达加工位置下的姿态；

刀尖模态参数获取单元，用于基于所述各个可达加工位姿下的刀尖频响函数，根据所述各个可达冗余角下的机器人的关节角、机器人本体质量矩阵和机器人本体刚度矩阵获得各个可达冗余角下的模态质量、模态阻尼和模态刚度；

稳定性预测单元，用于基于再生颤振预测模型，根据所述各个可达冗余角下的模态质量、模态阻尼和模态刚度获得各个可达冗余角对应的极限切削深度，获得冗余角与极限切削深度的稳定性预测图。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述动力学模型建立单元进一步用于：

采用修正的D-H法建立机器人本体运动学模型；

建立主轴系统动力学模型和主轴-刀柄-刀具结合面刚度模型；

将所述机器人本体动力模型、所述主轴系统动力学模型和所述主轴-刀柄-刀具结合面刚度模型进行集成，建立机器人铣削系统的动力学模型。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述主轴-刀柄-刀具结合面刚度模型考虑了结合面法向刚度、结合面切向刚度和结合面扭转接触刚度。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述刀尖频响函数获取单元进一步用于：

基于有限元分析方法对所述机器人铣削系统的动力学模型进行动态性能分析。

9.一种电子设备，其特征在于，该电子设备包括：

处理器；以及，

被安排成存储计算机可执行指令的存储器，所述可执行指令在被执行时使所述处理器执行根据权利要求1-4中任一项所述的方法。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储一个或多个程序，所述一个或多个程序当被处理器执行时，实现权利要求1-4中任一项所述的方法。