本書是作者團隊在長期從事機器人加工技術研究成果基礎上，面向智能制造的“磨拋”加工編寫而成。共分3部分：基礎理論篇，介紹了機器人磨拋的通用技術理論，以及幾何誤差建模理論和方法;關鍵技術篇，詳細介紹了系統標定、恒力控制、軌跡規劃、材料去除等技術的原理、算法、設計使用方法;應用案例篇，介紹了壓氣機葉片機器人磨拋、增材修復葉片機器人磨拋、大型車身構件機器人磨拋3個案例，將技術落地。
本書可供從事機器人加工技術研發與工程應用的科技工作者使用，也可作為高等院校機械、智能制造等專業師生的教學參考書。
第1章緒論001
1.1機器人磨拋重大需求001
1.2機器人磨拋技術挑戰002
1.3機器人磨拋關鍵技術003
1.3.1機器人磨拋系統標定技術003
1.3.2機器人磨拋恒力控制技術004
1.3.3機器人磨拋軌跡規劃技術005
1.3.4機器人磨拋材料去除工藝006
1.4本書主要章節結構006
參考文獻007
基礎理論篇
第2章磨拋機器人幾何誤差建模012
2.1機器人建模方法與模型構建012
2.1.1D-H 模型012
2.1.2MD-H 模型013
2.1.3機器人鏈路坐標系建模014
2.2機器人運動學分析015
2.2.1機器人正運動學分析015
2.2.2機器人逆運動學分析017
2.3機器人幾何誤差建模019
2.3.1微分運動及剛體微分位姿誤差建模019
2.3.2局部連桿位姿誤差建模021
2.3.3機器人幾何參數誤差建模022
2.4機器人誤差模型修正與參數冗余性分析023
2.4.1基坐標系誤差修正024
2.4.2關節柔性變形誤差辨識026
2.4.3誤差模型參數冗余性分析029
2.5機器人誤差辨識和補償試驗033
2.5.1參數辨識與MATLAB 仿真034
2.5.2幾何誤差和關節柔性誤差仿真036
參考文獻043
關鍵技術篇
第3章機器人磨拋系統標定技術046
3.1機器人磨拋系統手眼標定046
3.1.1手眼標定原理046
3.1.2基于{Tool 0}下相對運動的手眼標定方法048
3.1.3大型車身構件測量點云拼接056
3.2機器人磨拋系統工件標定058
3.2.1工件標定原理058
3.2.2基于優化4PCS 算法的車身點云粗匹配059
3.2.3精匹配算法分析062
3.2.4基于WPMAVM 算法的車身點云精匹配066
3.2.5車身構件點云匹配仿真076
3.3機器人磨拋系統自動化標定軟件078
3.3.1軟件開發環境079
3.3.2軟件功能介紹080
3.3.3軟件功能調試與使用說明082
參考文獻086
第4章機器人磨拋恒力控制技術088
4.1機器人磨拋過程力分析088
4.2機器人磨拋主動力控制089
4.2.1信號采集和處理090
4.2.2零點漂移補償和重力/重力矩補償096
4.2.3主動力控制策略分析100
4.3機器人磨拋被動力控制115
4.3.1一維力傳感器標定方法115
4.3.2一維力傳感器被動力控制策略116
4.4基于Kalman 濾波的主被動力信息融合控制118
4.4.1Kalman 濾波信息融合技術118
4.4.2主被動力控制信息融合技術120
4.4.3鈦合金零件機器人恒力磨拋實驗122
參考文獻128
第5章機器人磨拋軌跡規劃技術130
5.1機器人磨拋軌跡生成原理130
5.1.1機器人磨拋方式130
5.1.2軌跡補償控制方法131
5.1.3軌跡行距計算方法132
5.2機器人磨拋軌跡規劃方法133
5.2.1葉片機器人磨拋軌跡規劃算法135
5.2.2基于Preston 方程的MRP 模型136
5.2.3基于MRP 模型的軌跡規劃算法優化139
5.2.4機器人磨拋位姿優化144
5.2.5機器人磨拋軌跡生成步驟145
5.2.6機器人磨拋軌跡規劃算法驗證146
5.3葉片邊緣自適應軌跡規劃方法149
5.3.1機器人手眼標定與點云拼接149
5.3.2基于優化ICP 的精準匹配153
5.3.3零件掃描點云去噪處理154
5.3.4葉片局部修整區域數據提取155
5.3.5葉片機器人自適應軌跡規劃158
5.4機器人磨拋軌跡規劃軟件開發及試驗159
5.4.1軟件系統框架設計及模塊化分析159
5.4.2機器人磨拋軌跡規劃軟件調試162
5.4.3葉片邊緣機器人磨拋及測量試驗165
參考文獻177
第6章機器人磨拋工藝機理分析179
6.1機器人砂帶磨拋過程分析179
6.2基于Hertz 理論的材料去除模型181
6.3基于磨粒形貌的材料去除模型185
6.3.1單顆磨粒彈性變形分析187
6.3.2基于單顆磨粒的材料去除建模188
6.4機器人砂帶磨拋工藝試驗分析197
6.4.1機器人砂帶磨拋工藝參數分析198
6.4.2機器人磨拋力建模與分析207
參考文獻223
應用案例篇
第7章機器人磨拋典型應用案例226
7.1壓氣機葉片機器人砂帶磨拋應用226
7.1.1葉片機器人砂帶磨拋系統組成226
7.1.2葉片型面機器人砂帶磨拋238
7.1.3葉片前后緣機器人砂帶磨拋242
7.1.4葉片榫頭和R 轉角部位機器人砂帶磨拋243
7.2增材修復葉片機器人磨拋應用245
7.2.1修復葉片機器人磨拋系統組成245
7.2.2基于視覺的葉片增材修復區檢測算法247
7.2.3葉片增材修復區域自適應路徑規劃263
7.2.4機器人自適應磨拋修復試驗驗證271
7.3大型車身構件機器人磨拋應用282
7.3.1車身構件機器人磨拋系統組成282
7.3.2機器人手眼標定試驗284
7.3.3大型車身標定試驗288
7.3.4車身焊渣機器人磨拋試驗驗證294
參考文獻297
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