自動化沖壓線機器人軌跡規劃研究

摘 要：文章針對自動化沖壓線機器人進行了分析與研究，運用D-H參數法計算了機器人的運動學正反解，在關節空間對機器人進行了軌跡規劃。

關鍵詞：自動化沖壓線；機器人；機器人運動學；軌跡規劃

汽車覆蓋件沖壓線是汽車工業中的重要設備，其生產質量和生產效率直接關系到汽車質量和汽車企業的經濟效益。沖壓自動化作為提升生產效率的重要手段已廣泛應用于汽車覆蓋件沖壓線中[1]。隨著工業機器人技術的發展，其已成為沖壓自動化生產線的重要組成部分，主要應用于上下料環節。機器人通過各個關節的協調運動帶動工件實現上下料，因此機器人軌跡規劃問題具有很大的實際意義。

以某公司的2500噸試模落料自動線為例，該沖壓線由上料機器人、下料機器人、拆垛小車、碼垛小車、2500噸試模機械壓力機構成，自動化沖壓線布置圖如圖1所示。上料機器人與下料機器人均采用KUKA KR120P機器人，此機器人具有6個旋轉關節，端拾器安裝于末端關節上，用于抓取工件。結合KUKA KR120P機器人的結構，運用D-H參數法[2]構建機器人運動學模型如圖2所示，Y軸由X軸、Z軸共同確定。

圖1自動化沖壓線布置圖 圖2 KUKA KR120P機器人運動學模型

1 機器人關節空間軌跡規劃方法

2 機器人運動學正反解

以KUKA KR120P機器人運動學模型為基礎，運用D-H參數法得到機器人相鄰兩連桿間的位姿變換矩陣。

運用上述方法可求得每個機器人關節的位移曲線、速度曲線和加速度曲線，最終完成上下料機器人的軌跡規劃。

4 結束語

目前，沖壓線上下料機器人均為串聯機器人，可運用D-H參數法建立其運動學模型并求得運動學正反解的代數表達式。對上下料機器人進行合理布局，結合沖壓作業要求，可確定鋼板的運行軌跡。最終運用多項式插值法可確定每個機器人關節的位移曲線、速度曲線和加速度曲線。

參考文獻

[1]陳立新.工業機器人在沖壓自動化生產線的應用[J].機械設計與制造，2010（10）：94-96.

[2]熊有倫.機器人學[M].北京：機械工業出版社，1993：54-86.

[3]周玉林，張志強，侯雨雷，等.沖壓線機器人與壓機動作協調方法[J].制造技術與機床，2013（1）：77-80.