本发明专利技术公开一种偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，包括如下步骤：根据异形盘磨削方式计算磨削区域大小；根据轮毂端面等弦高误差和等扇形误差计算刀触点；根据刀触点规划异形盘打磨路径。本发明专利技术根据异型盘偏心摆动的打磨作业方式计算恒定打磨力下磨削区域大小，然后根据轮毂端面等弦高误差和等扇形误差计算轮毂工件端面均匀磨削的刀触点，最后根据刀触点在轮毂表面规划合理的磨削路径，适用于打磨盘对工件表面均匀的偏心摆动打磨作业。本发明专利技术对于机器人异型盘物理均匀磨削的刀触点规划、实现工件表面物理均匀的磨削以及磨削后工件表面的质量控制具有重要意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于工件加工，更具体地，本专利技术涉及一种偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法。
技术介绍
1、高端装备制造业是我国制造业转型升级和实现制造强国目标的关键驱动力。在航空、航天、船舶、轨道交通和汽车等关键制造领域，对具有优异表面质量的零部件的需求正不断上升。目前，复杂曲面工件的磨削制造主要依靠人工操作，这受限于操作者的技能、熟练度和工作状态，难以确保工件表面的一致性。同时，磨削过程中产生的噪音和金属粉尘对工人健康构成了潜在的长期威胁。
2、工业机器人技术在构建磨削平台方面展现出其作为解决连续接触式零部件生产问题的有效方案，特别是在面对低切削力需求、低精度标准以及大尺寸复杂形状工件的磨削任务时，具有明显的应用优势和发展潜力。作为智能制造的关键驱动力，工业机器人在提高生产自动化水平方面发挥着重要作用。采用机器人技术进行复杂曲面的磨削制造，预示着一个充满希望的未来和巨大的增长空间。
3、在机器人磨削加工领域，异型盘等轻质、灵活的磨削工具因其便于机器人进行精确的位置控制和姿态调整而受到青睐。这些工具的橡胶底面与工件表面的柔性接触，不仅能够减少磨削过程中的冲击，还能提高磨削效率，同时保持对复杂曲面的适应性。对这类磨削工具的机器人进行刀具路径规划的研究，是实现精密磨削制造、提升生产自动化水平和推动产业技术进步的重要途径。
4、因此，本文提出一种偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，在提高关键零部件生产效率、实现高端装备自动化生产以及推动向制造业智能化方向发展等方面具有重要意义。
r/>技术实现思路
1、本专利技术提供一种偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，旨在解决上述问题。
2、本专利技术实现过程涉及一种偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，所述方法步骤如下：
3、步骤一、根据异形盘磨削方式计算磨削区域大小；
4、步骤二、根据轮毂端面等弦高误差和等扇形误差计算刀触点：
5、(1)计算轮毂端面曲率；
6、(2)根据等弦高误差计算单条磨削路径的刀触点间距；
7、(3)根据等扇形误差计算相邻磨削路径的刀触点间距；
8、步骤三、根据刀触点规划异形盘打磨路径：
9、(1)将轮毂轮辐刀触点连接成有向图；
10、(2)基于图论的深度优先搜索寻找最优路径；
11、进一步的，基于机器人异型盘偏心摆动的作业方式，在恒定打磨力下异型盘与工件接触区域计算公式如下：
12、
13、
14、其中，w为打磨盘不发生振动时，在恒定接触力下与工件表面的接触区域宽度，l为同样状态下的接触区域长度，为打磨盘等效半径，h为打磨盘最大接触深度，θ为打磨盘法线方向与工件表面法线方向的夹角，磨削区域为w与l构成的矩形区域，为实现该矩形区域内的物理均匀磨削，进行下述的刀触点规划方法。
15、进一步的，计算轮毂端面曲率，然后，根据等弦高误差计算单条磨削路径的刀触点间距，最后，根据等扇形误差计算相邻磨削路径的刀触点间距，包括：
16、(1)光滑自由曲面上任意一点的主曲率可根据法曲率表示，计算公式如下：
17、
18、其中，kn表示主曲率k1、k2，k1、k2分别为曲面上一点弯曲程度最大和最小的两个方向，n表示自由曲面法线方向，s表示自由曲面有向弧段的值，x表示曲面在水平方向的形状变化，y表示曲面在垂直方向上的形状变化；
19、(2)等弦高误差刀触点规划方式是在自由曲面的x方向上进行刀触点计算，根据等弦高误差计算单条磨削路径的刀触点间距ld，其计算方式为：
20、
21、其中，ε为打磨盘偏心摆动打磨的最大材料去除深度，ri为工件表面刀触点处工件曲率半径。根据等弦高误差计算的刀触点间距构成单条磨削路径上的刀触点规划；
22、(3)等扇形误差刀触点规划方式是在自由曲面的y方向上进行刀触点计算，根据等扇形误差计算相邻磨削路径的刀触点间距wd，其计算方式为：
23、
24、其中，hm为异型盘在磨削区域内的最大材料去除深度，r为偏心幅度，β为弹性形变参数。根据等扇形误差计算的刀触点间距构成相邻磨削路径上的刀触点规划。
25、进一步的，将轮毂轮辐刀触点连接成有向图，然后，基于图论的深度优先搜索寻找最优路径，包括：
26、(1)在轮毂stl(standard triangle language)端面模型上计算三角网格顶点位姿和柱面切片后分割点的位姿。其次，在轮毂端面上基于三角网格柱面切片方式，以等扇形误差刀触点规划方式计算非均匀切片间距和经切片后的分割点，再以等弦高误差刀触点规划方式将分割点转化为刀触点并连接成有向图；
27、(2)根据深度优先算法，在轮毂端面上对生成的刀触点进行刀具路径规划；
28、与现有技术相比，本专利技术的优点与积极效果为：
29、(1)提供了一种偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，能实现磨削的作业任务规划以及为机器人综合应用提供有效解决方案；
30、(2)根据轮毂端面等弦高误差和等扇形误差计算刀触点，可实现轮毂端面均匀的打磨以及打磨后工件表面的质量控制。
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【技术保护点】
1.一种偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，其特征在于，基于机器人异型盘偏心摆动的作业方式，在恒定打磨力下异型盘与工件接触区域计算公式如下
3.根据权利要求1所述偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，其特征在于，首先，计算轮毂端面曲率，然后，根据等弦高误差计算单条磨削路径的刀触点间距，最后，根据等扇形误差计算相邻磨削路径的刀触点间距，包括：
4.根据权利要求1所述偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，其特征在于，将轮毂轮辐刀触点连接成有向图，然后，基于图论的深度优先搜索寻找最优路径，包括：
【技术特征摘要】
1.一种偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，其特征在于，所述方法具体包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述偏心摆动式机器人异型盘刀触点路径规划方法，其特征在于，基于机器人异型盘偏心摆动的作业方式，在恒定打磨力下异型盘与工件接触区域计算公式如下
3.根据权利要求1所述偏心摆动式机器人异型盘刀触点...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭万金，刘忠杰，吴广，曹雏清，赵立军，
申请(专利权)人：长安大学，
类型：发明
国别省市：
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