第11期 2016年11月
组合机床与自动化加工技术
ModularMachineTool&AutomaticManufacturingTechnique
文章编号：10012265(2016)11004604
DOI:10. 13462/j. cnki. mmtamt. 2016. 11.013
No.11 Nov.2016
新型石板材上下料装置的结构设计与轨迹规划
刘庆龙1,2，张进生1,2，高伟1,2，高丽君3，肖边江
(1.山东大学a.机械工程学院；b.高效洁净机械制造教育部重点实验室，济南250061；2.山东省石材工程技术研究中心，济南250061；3.日照海恩锯业有限公司，山东日照276800）
摘要：为提高石板材研磨生产线的自动化水平，改善石板材上下料装置的适应性、稳定性和工作效率，在现有的石板材上下料装置基础上，设计新型石板材上下料装置，并根据轨迹规划方法，在直角坐标空间中对末端执行器进行了轨迹规划。采用有过渡圆弧的门字路径以避免末端执行器在拐角处抖动，分别对三个平动和一个转动采用修正梯形加速度模式，使末端执行器的位移、速度、加速度随时间连续变化，平滑过渡。在Adams和Matlab中进行运动仿真，结果表明：采用有过渡圆弧的门字
路径和修正梯形加速度模式的轨迹规划方案，装置运行平稳，动力特性好，工作效率高，关键词：Adams：Matlab：上下料；轨迹规划：修正梯形
中图分类号：TH16；TG502
文献标识码：A
Structure Design and Trajectory Planning of New Type of Load-unload Device for Stone Slab
(1 a. School of Mechanical Engineering; b. The Key Laboratory of the Efficient Clean Machinery Manufactur ing, Shandong University,Jinan 250061, China;2. Stone Engineering Research Center of Shandong Province, Jinan 250061,China )
Abstract : To improve the automation of stone slab grinding production line and refine the adaptation, stabil-ity, efficiency of load-unload device for stone slab, we designed a new type of load-unload device for stonc slab and the track of end effector was optimized in Cartesian space coordinate according to the existing de-vices and trajectory planning methods. In order to avoid the shaking of end effector in the corner, we adopt ed optimized * n ' style path. Besides, modified trapezoid acceleration mode was applied to three transla-tional motions and one rotation respectively. In this way , the displacement, velocity, acceleration of end ef-fector changed continuously and transited smoothly. We simulated the trajectory planning in Adams and Mat-lab, and the simulation results showed that the device has good dynamic property and high work efficiency through optimized * n'style path and modified trapezoid acceleration mode
Key words: Adams; Matlab; load-unload; trajectory planning; modified trapezoid
0引言
石板材研磨生产线噪声大、粉尘浓度高，作业环境恶劣，石板材的上料和下料过程自动化水平低，诸多石材加工企业面临“招工难”、“用工贵”的困境[1-2]，因此，石板材自动上下料装置应运而生。然而现有的石板材自动上下料装置工况适应性差，运行不稳定，效率不高，这不仅与装置的结构设计有关，与装置的运动轨迹也是有关的3]。
本文采用新型结构设计，以末端执行器的轨迹规收稿日期：2015-12-08；修回日期：2015-12-25
划为突破口，研究石板材自动上下料装置的优化问题运动机构的轨迹规划是指，根据预先设定的约束条件，寻求一种从初始位姿到终点位姿的运动规律[46]。目前还没有石板材自动上下料装置轨迹规划的相关研究，然而国内外研究者针对并联机器人轨迹规划、码垛机器人轨迹规划等开展了大量的研究。郭超等7采用直角门字路径，虽然末端执行器的位移、速度、加速度变化连续，但在轨迹拐角处会产生抖动["8]；高君涛等[9 将基于五次多项式的加速-恒速-减速运动规律应用于新型码垛机器人，虽然克服了匀加速-恒速-匀减速运
*基金项目：泰山产业领军人才工程专项经费资助项目、山东省自主创新及成果转化专项（2014CGZH0802）；山东省自然科学基金
(ZR2012EEM032)
作者简介：刘庆龙（1987一），男，山东泰安人，山东大学硕士研究生，研究方向为机械产品设计和制造自动化，（E-mail)lql_deustar@126.com；通
讯作者：张进生(1962一），男，山东高青人，山东大学教授，博士生导师，研究方向为绿色制造，先进制造装备及其自动化技术，（E 万南数据gjs@sdu.edu.en。