[发明专利]圆钢端面贴标混联机器人结构拓扑方法

说明书

圆钢端面贴标混联机器人结构拓扑方法，包含如下步骤：根据圆钢端面贴标工艺，确定贴标混联机构的运动输出特性矩阵以及串并联机构的运动输出特性矩阵；构造并联机构支路结构类型，并确定支路组合方案；确定支路在两平台之间装配的几何条件，根据并联机构自由度公式检验自由度；判定消极运动副，判定主动副；进行BKC判定并计算耦合度，判定活动度类型，判断机构运动输入——输出解耦性；根据串联机构的运动特性矩阵和方位特征方程的运算规则，构造串联机构；将串联机构与并联机构串接构成贴标混联机器人，确定机器人和摄像机的布置方式。该方法有效地综合出圆钢端面自动贴标混联机器人的构型，提高了圆钢端面自动贴标机器人的实用性。

技术领域

本发明涉及一种应用于圆钢端面自动贴标混联机器人的结构拓扑方法，属于冶金行业自动贴标技术领域。

背景技术

目前，钢铁厂中完成圆钢端面贴标的工作主要是依靠人工，在部分钢铁企业中正在逐步采用自动贴标系统，实现了利用机器人对圆钢端面进行自动贴标。例如：中国专利号CN2016202585353、CN201610193686X中，提出了一种应用于成捆圆钢端面贴标的机器人自动贴标系统。系统中贴标机器人采用串联机器人存在速度慢、机构末端累积误差大的缺点，而商用的并联机器人又无法实现贴标工作时的俯仰运动且其工作空间相对较小。采用混联机构作为贴标机构是解决上述问题的有效方法，以并联机构作为贴标机构主体可实现高速高精度贴标运动，以串联机构联接末端执行器可实现贴标工作的俯仰运动且弥补了并联机构工作空间不足的缺点。

发明内容

基于以上原因，本发明提出了一种圆钢端面贴标混联机器人结构拓扑方法。

本发明圆钢端面贴标混联机器人结构拓扑方法，包含如下步骤：

第1步，通过分析圆钢端面贴标工艺，确定贴标混联机构的运动输出特性矩阵

，

并联部分的运动输出特性矩阵

，

串联部分的运动输出特性矩阵

，

其中，

式中，为混联机构末端的独立平移输出，为独立平移输出数；

为混联机构末端的独立转动输出，为独立转动输出数；

为串联部分末端构件的独立平移输出，为独立平移输出数；

为串联部分末端构件的独立转动输出，为独立转动输出数；

为并联部分动平台的独立平移输出，为独立平移输出数；

为并联部分动平台的独立转动输出，为独立转动输出数。

第2步，根据并联机构运动输出特性矩阵M_Pa构造并联机构支路结构类型，其支路运动输出特性矩阵M₁应满足下式

根据串联机构方位特征方程

式中，M_S——末端构件的POC；——第i个运动副的POC集；——第j个子SOC的POC集（当机构由若干个子SOC串联而成）。

以及串联机构方位特征方程的运算规则

（1）转动元素之间的‘并’运算规则