【摘 要】
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多轴系统如今已广泛应用于现代工业加工的的各个领域,如打磨、表面加工、喷印、抓放、装配、冶金。多轴系统类型众多,但以数控机床以及工业机器人最为典型。这类装置通常结构复杂,体积较大;对于传统五轴机床,其运动学性能虽较好,但由于其自身结构模型,常常伴随有奇异点问题。曲面打印过程连续并对速度变化敏感,球形电机作为一种新型的多轴系统,具有三旋转自由度的灵活运动特点,与三平动自由度平台组成六自由度移动平台,球
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多轴系统如今已广泛应用于现代工业加工的的各个领域,如打磨、表面加工、喷印、抓放、装配、冶金。多轴系统类型众多,但以数控机床以及工业机器人最为典型。这类装置通常结构复杂,体积较大;对于传统五轴机床,其运动学性能虽较好,但由于其自身结构模型,常常伴随有奇异点问题。曲面打印过程连续并对速度变化敏感,球形电机作为一种新型的多轴系统,具有三旋转自由度的灵活运动特点,与三平动自由度平台组成六自由度移动平台,球形电机具有反应迅速,体积小,结构简单,运动学性能好,无奇异点的优点因此适合该应用场合。本文详细说明了球形电机进行曲面打印时运动配合的轨迹规划的相关内容,包括对六自由度球形电机移动平台进行了运动学建模,结合拉格朗日乘子法提出了逆运动学计算及其优化模型,并提出了一种限制γ位移行程范围的算法;提出了一种基于Smoothstep函数的多项式加减速模型的一般公式,将该模型应用于规划曲面电路打印的进给速度,可以避免打印过程中产生加速度过大,造成振动和冲击的现象。利用运动学优化模型和速度规划的理论分析进行了仿真,仿真结果作为后续控制系统的输入,构建了球形电机移动平台的实验平台,进行了打印轨迹跟踪实验,验证了球形电机移动平台在曲面打印中的可行性。
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