基于虚拟现实技术的切削加工机器人模型设计及加工仿真

数控机床和工业机器人出现在20世纪50年代。经过50多年的研究开发,国内外取得了很多的研究成果,但依然存在着问题与不足。本文通过分析数控机床和工业机器人,针对它们所存在的问题和不足,提出了基于串联机构的新型切削加工设备——削加工机器人,并将虚拟现实技术应用到该机器人的运动仿真中。 在分析现有工业机器人刚性差、精度低的基础上,设计出一种新型的串联切削加工机器人。采用模块化的设计技术,设计了五种基本功能模块,根据加工对象的要求可快速地组合成多种不同的结构型式。并且对各模块主要零部件进行了设计。该切削加工机器人不仅具有机器人一样灵活的柔性,而且具有金属切削机床一样的刚性,特别适合于空间自由曲面的加工与测量等。在表面形成原理和坐标变换的基础上,建立了切削加工机器人的关联加工系统数学模型,给出了切削加工机器人关联矩阵加工方法。根据关联矩阵加工方法,给出了一些常用表面的加工算法。 虚拟现实是一门新兴的技术,目前在许多领域都开展了对其的应用研究。本文采用Pm/E及虚拟现实建模语言(VRML)建立该切削加工机器人的模型,利用VRML的外部程序语言JavaScript编程,结合VRML中的脚本和路由节点实现端铣刀立铣平面的模拟加工,验证了关联矩阵加工方法的正确性。为切削加工机器人的进一步设计,改进和控制提供了依据。