一種弱耦合5-DOF拋磨機(jī)械臂的設(shè)計(jì)

張典范，戴士杰，李紅秀，張仕軍，4

（1.燕山大學(xué)車輛與能源學(xué)院，河北 秦皇島 066004；2.河北工業(yè)大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004；3.河北科技師范學(xué)院機(jī)電工程學(xué)院，河北 秦皇島 066004；4.秦皇島燕盛智能科技有限公司，河北 秦皇島 066004）

1 引言

風(fēng)力發(fā)電作為一種高效清潔能源已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用［1］，葉片是影響風(fēng)機(jī)發(fā)電效率的重要部件［2-3］，葉片的表面拋磨加工直接決定著其最終表面質(zhì)量［4-8］，目前針對風(fēng)機(jī)葉片表面的拋磨加工主要是人工通過手動(dòng)工具實(shí)現(xiàn)，這種方式效率極低且表面質(zhì)量不穩(wěn)定［9-11］。為了提高風(fēng)機(jī)葉片表面的拋磨效率和加工質(zhì)量，有學(xué)者將工業(yè)機(jī)器人引入葉片拋光加工中［12-15］，但因通用式工業(yè)機(jī)器人的串聯(lián)結(jié)構(gòu)形式導(dǎo)致其剛度和承載能力較弱，對葉片拋磨工藝的適應(yīng)性較差，針對拋磨加工開發(fā)專用機(jī)械臂可以提高加工質(zhì)量和效果［16-17］。風(fēng)機(jī)葉片拋磨加工屬于大曲面、法向恒力貼合加工，加工過程中對機(jī)械臂的沖擊載荷較小，但是法向恒力較大。基于上述特點(diǎn)，并聯(lián)機(jī)械臂的高承載能力和高剛度十分適用，已有的并聯(lián)工業(yè)機(jī)械臂包括：Tricept系列工業(yè)機(jī)械臂［18-19］、Delta系列工業(yè)機(jī)械臂［20］、TriVariant系列機(jī)械臂［21-25］等。上述并聯(lián)機(jī)械臂一般只有3個(gè)自由度，而風(fēng)機(jī)葉片拋磨加工需要機(jī)械臂可以5自由度運(yùn)動(dòng)從而貼合葉片曲面實(shí)現(xiàn)法向恒力控制，根據(jù)葉片拋光工藝特點(diǎn)設(shè)計(jì)一款專用5-DOF并聯(lián)機(jī)械臂對實(shí)現(xiàn)葉片拋磨自動(dòng)化具有重要意義。

機(jī)械臂的構(gòu)型分析與樣機(jī)工程設(shè)計(jì)是其研……