随着科技的进步,传统制造业正面临着机遇和挑战,铸造后处理加工及其打磨环节亦是如此。鉴于传统人工打磨加工方法存在效率低下、打磨质量参差不齐等缺点。本文以发动机缸体铸件为研究对象,设计了一种用于缸体凸台面打磨的打磨机器人,同时研究了基于遗传算法的打磨机器人时间最优B样条轨迹规划方法,以提高机器人打磨效率。本文主要研究内容和结论如下:首先,进行打磨机器人本体结构设计。根据缸体凸台面的打磨要求及打磨机器人性能指标,构建了打磨机器人整体结构方案;设计了机器人的驱动关节、杆长尺寸、手臂结构及末端执行器等详细结构,并借助工程设计软件Creo Parametric完成了打磨机器人的三维建模。此外,运用有限元分析软件ANSYS Workbench对打磨机器人的机械性能进行了数值仿真分析。其次,开展打磨机器人运动学研究。根据D-H坐标参数法建立了打磨机器人的运动学数学模型和运动学方程;并对其进行了运动学分析,推算出打磨机器人运动学逆解的求解过程,验证运动学方程的正确性;同时,通过在MATLAB机器人工具箱中建立机器人运动仿真模型,对打磨机器人的有效工作空间进行了研究和分析。再次,开展打磨机器人轨迹规划研究。对比分析了关节空间常用轨迹规划方法的优劣性;在讨论了B样条曲线几何特性及遗传算法优化原理的基础上,研究了三次B样条曲线拟合打磨机器人关节轨迹,并结合时间最优遗传算法进行机器人运动轨迹优化的方法。应用该方法,以相邻型值点之间的时间间隔为优化变量,建立适应度函数和遗传算法优化模型,通过对各段B样条曲线运动时间寻优,从而获得总运动时间最小值。最后,进行打磨机器人轨迹规划仿真分析。在MATLAB软件中,仿真对比分析了优化前后各关节随时间变化的位置、速度、加速度、加加速度曲线,结果表明:优化后的运动轨迹时间明显缩短,各关节随时间变化的位置、速度曲线光滑平顺,加速度连续无突变,从而验证轨迹规划算法的有效性。