[发明专利]综合考虑钻孔深度与孔壁质量的机器人钻削位姿优化方法

权利要求书

1.一种综合考虑钻孔深度与孔壁质量的机器人钻削位姿优化方法，其特征在于，包括以下步骤:

S1、基于机器人运动学性能指标，获得机器人空间运动性能分布规律，确定机器人加工性能优良的工作区域；

S2、基于机器人末端柔度矩阵建立机器人末端位移与受力映射关系；

S3、采用矩阵范数理论建立机器人加工整体刚度模型，获得机器人任意位姿下的加工整体刚度指标；

S4、采用瑞利熵建立机器人加工单向刚度模型，获得机器人任意位姿下的加工单向刚度指标；

S5、基于机器人加工整体刚度和单向刚度模型，综合考虑钻孔深度与孔壁质量，建立以双刚度为目标的机器人姿态优化方法，进行机器人钻削位姿优化。

2.根据权利要求1所述的一种综合考虑钻孔深度与孔壁质量的机器人钻削位姿优化方法，其特征在于，所述步骤S1的具体步骤是:

雅克比条件数可以表征机器人形位距离奇异点的距离，因此采用雅克比矩阵条件数的倒数来进行机器人空间运动性能描述，具体表示为：

式中：KCI表示机器人运动性能指标，其数值越大，表示机器人运动性能越好，k(J_N)是规范的雅克比矩阵的条件数，J_N定义如下：

其中，I_3×3,O_3×3,J分别为3*3的单位矩阵、3*3的0矩阵以及雅克比矩阵，L为特征长度，用其对雅克比作规范化处理，使得其拥有统一的量纲；其数值大小通过最大化KCI求得；

工业机器人一般为六轴串联机构，为方便描述，将其关节从基座到末端依次命名为：j1…j6。j1不影响机器人空间运动性能，因此机器人运动性能优化过程只需要考虑j2-j6；其中j2与j3主要影响机器人末端位置，而j4-j6主要影响机器人末端姿态；

由于j4-j6主要影响末端姿态，因此只要机器人第4与6轴不平行，即可以保证机器人不处于奇异位置；基于该分析，只要j5的关节角度不为0，即可以保证末端姿态的不奇异；

依据KCI进行j2与j3角度的选择，基于式(1)计算j2与j3在其可达范围内的KCI取值，进而获得不同关节角度下的机器人运动性能分布规律；最后根据设定的KCI数值选择机器人空间运动区域，即可以保证机器人良好的运动性能，作为机器人性能优良的工作空间。