复杂曲面打磨的自动化是大势所趋,一方面可将打磨工人从繁重的打磨工作和恶劣的工作环境中解放出来,另一方面有利于提高厂家的生产效率和产品质量,降低厂家的生产成本。由于工业机器人技术已经成熟,位置控制精度高,可实现力控制等特点,所以是实现复杂曲面打磨自动化的理想工具。而要使用工业机器人实现复杂曲面的打磨工作,同时获得较好的效果,则需要研究轨迹优化问题。本文基于新时达SD700E机器人进行复杂曲面的机器人轨迹优化研究,主要工作内容和成果如下:(1)概述了国内外打磨技术发展现状和复杂曲面的轨迹规划研究,针对打磨过程中位置与力的关系,研究了机器人的恒力打磨控制算法;(2)根据机器人连杆与关节参数,建立了新时达SD700E机器人的正、逆运动学模型,为验证建立模型的正确性,采用MATLAB机器人工具箱进行仿真,经过比较验证,结果证明模型有效。(3)根据非球面打磨加工相关理论,计算分析确定了打磨轨迹的参数和机器人打磨时的姿态。打磨轨迹的参数包括走刀行距和走刀步长。确定了机器人末端与工件的转换关系,保证在恒力打磨过程中,机器人工具、传感器和末端与工件的姿态的固定;(4)设计了打磨机器人的控制系统,建立了动力学模型,在机器人位置控制方面,分析了传统的PID控制算法与自适应PD控制算法,提高了机器人在位置控制的控制精度。机器人在恒力控制方面,以机器人位置控制为基础,引入了机器人阻抗控制技术,将位置控制和力控制结合,实现了机器人打磨过程的恒力控制;(5)基于PQArt软件,搭建了复杂曲面的打磨仿真平台,并进行了仿真,并对仿真结果进行了分析,验证了整个轨迹规划方法的有效性,控制算法能够实现打磨过程中的位置补偿,保证了打磨工具与工件的接触力恒定。