大型复杂工件现场再制造中机器人拟人化加工机理研究

针对石化行业大型压力容器及管道的接口密封部位在现场维修再制造中缺乏对现场环境及加工内容适应能力较强的加工设备的情况,提出采用工业机器人进行现场再制造加工的方案,但目前机器人刚度小，加工精度低，因而提出了机器人拟人化加工的设想，就是让机器人像技术工人那样，进行测量-加工-再测量-补偿加工的小余量反复循环加工，从而提高机器人再制造加工精度。本项目在机器人自动测量的基础上，通过建立机器人加工作业位姿与加工误差之间的关系模型，进而确立加工误差的补偿模型，经过反复实验，建立弱刚度条件下机器人机械加工的加工误差补偿策略，并将其应用到机器人加工作业规划中，从而探索一种在不改变机器人现有性能条件的情况下提高机器人机械加工作业精度的新策略。这对加速机器人在机械加工领域应用具有促进作用，可为石化等行业大型装备的现场再制造加工提供一种新的工艺选择。

在石化行业大型压力容器及管道的接口密封部位在现场维修再制造中缺乏对现场环境及加工内容适应能力较强的加工设备的情况下,提出的采用工业机器人进行现场再制造加工的方案。针对目前机器人刚度小，加工精度低的状况下让机器人像技术工人那样，进行测量—加工—再测量—补偿加工的小余量反复循环加工的思路，进行了机器人运动学参数误差标定；机器人相对于工件的快速定位研究方面，探讨了基于灵巧性指标和基于机器人刚度的加工任务空间相对于机器人工作空间的相对位置优化方法以及机器人相对工件的位置标定方法；并对工业机器人用于切削加工时机器人本身误差的解耦与补偿方法进行了研究，理论研究结果表明在对实际机器人运动学误差进行识别的基础上，可以通过关节角进行误差补偿；在机器人刚度模型建立方法研究的基础上，建立了初步的刚度模型，并研究了基于机器人刚度的加工误差预测与补偿方法；对机器人加工时的曲面模型比较技术、机器人弱刚度条件下切削加工走刀轨迹规划方法等进行了的理论和试验研究。结果表明，在一定条件下，可以将机器人用于切削加工并能保证一定的加工精度。课题运行过程中共形成研究论文9篇，培养研究生6名。