机器人在切削加工时,由于机器人的动力学特性对于切削加工的质量、效率等有着较大的影响,所以本文针对机器人在切削过程中的动力学问题进行探究。本文以安川公司的MOTOMAN UP50工业机器人为研究对象,在构建该机器人运动学模型的基础上,利用所获取的机器人三维模型动力学参数建立了切削机器人动力学模型;同时分析了机器人的工作空间与任务空间,描述了两者之间的位姿关系;其次通过分析切削机器人在切削加工过程中的动力学状态,开展了切削机器人在任务空间中动力学优化和基于动力学的切削加工轨迹优化两个应用研究,望以此达到提升机器人切削加工质量的目的。(1)机器人运动学模型的建立。使用SolidWorks软件建立机器人三维模型并利用D-H后置坐标法建立了MOTOMAN UP50机器人的附体坐标系以及运动学方程,同时,在MATLAB环境下进行了运动学正逆解的验证。(2)机器人工作空间与任务空间的分析研究。根据机器人各个关节的转角范围,利用MATLAB软件对机器人的工作空间进行研究并以一个典型任务空间作为切削机器人工作空间的子空间,描述了两者之间的位姿关系。(3)MOTOMAN UP50机器人动力学方程的建立。利用机器人三维模型获取的动力学参数建立了切削机器人动力学模型,并基于MATLAB的编程计算和ADAMS的仿真分析对切削机器人的动力学状态进行分析。(4)切削机器人任务空间的动力学优化。针对六自由度切削机器人计算中的特点,在分析了机器人的工作空间与任务空间两者相对位置和动力学模型的基础上,利用遗传算法得到任务空间在机器人工作空间中的优化位姿,并对核心的优化算法进行了调试和检验;同时,在仿真分析机器人各关节驱动力矩、角位移、角速度和角加速度随时间变化的基础上验证了切削机器人任务空间动力学优化的合理性。(5)基于动力学的切削加工轨迹优化。在MOTOMAN UP50机器人动力学的基础上进行了切削加工运动轨迹优化的研究,通过对比机器人在两种走刀轨迹下的运动学和动力学状态,说明了基于机器人动力学对其末端加工走刀轨迹进行优化是有一定意义的。