【摘 要】
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随着航空航天产品向大型化、复杂化方向发展,移动加工机器人因其可满足多工位加工且可拓展性高,逐渐被应用于制造装配领域。但移动加工机器人刚性弱、加工时受外界激励易发生振动,导致产品加工质量差。因此本文通过多体系统传递矩阵法建立移动制孔机器人动力学模型,求解系统振动特性和末端执行器的振动响应,在此基础上结合遗传算法提出了一种以移动制孔机器人末端振动响应幅值最小为优化目标的加工姿态优化方法,有效降低了移动
【基金项目】
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国家自然科学基金《航空航天弱刚性大部件多机器人原位协同颤振抑制》（52005254）； 国防基础科研项目《面向航天大型构件的测量-装调-加工多机器人协同作业智能控制技术》（JCKY2018605C002）；
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随着航空航天产品向大型化、复杂化方向发展,移动加工机器人因其可满足多工位加工且可拓展性高,逐渐被应用于制造装配领域。但移动加工机器人刚性弱、加工时受外界激励易发生振动,导致产品加工质量差。因此本文通过多体系统传递矩阵法建立移动制孔机器人动力学模型,求解系统振动特性和末端执行器的振动响应,在此基础上结合遗传算法提出了一种以移动制孔机器人末端振动响应幅值最小为优化目标的加工姿态优化方法,有效降低了移动制孔机器人的加工振动。本文的主要研究内容有:（1）根据多体系统传递矩阵法建立了移动制孔机器人系统的多体动力学模型,推导了各个元件的传递矩阵与传递方程,以及机械臂各关节转角对应的坐标转换矩阵,运用总传递矩阵自动推导定理获得了系统总传递矩阵与总传递方程。（2）建立了移动制孔机器人系统特征方程与体动力学方程,并在此基础上提出了其振动特性和振动响应的求解方法,通过数值仿真验证了移动制孔机器人动力学模型的准确性。（3）结合动力学响应和运动学约束,提出了一种基于NSGA-II的移动制孔机器人加工姿态优化策略,在满足加工位姿及关节限角的前提下,优化得到移动制孔机器人末端振动响应幅值最小的加工姿态。（4）通过模态试验与制孔试验验证了移动制孔机器人振动特性和振动响应求解方法的准确性,并将移动制孔机器人加工姿态优化算法应用于制孔系统,结果表明,该姿态优化方法可以显著降低制孔过程中末端执行器的振动,从而改善制孔质量。
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