王昊，张得礼，王宏涛

(南京航空航天大学 机电学院，江苏 南京 210016)

0 引言

工业机器人由于其工作灵活、可移动和高重复定位精度等特点被广泛应用于搬运、喷漆、铣削、焊接、制孔等工业加工领域。工业机器人与CNC机床一样具有多轴功能，然而由于工业机器人独特的悬臂梁结构，与CNC机床相比刚度相对较差。CNC机床的刚度通常>50 N/μm[1]，而工业机器人的刚度仅为CNC机床的1/50～1/20，提高工业机器人的刚度对提高加工质量具有重要影响。工业机器人末端刚度由机器人关节刚度和机器人位姿决定[2]，所以对于型号已定的工业机器人，其位姿对末端刚度有着决定性作用。此外，机器人传递力和运动的运动学性能、规避奇异点的能力对机器人的加工性能也有较大影响[3]。国内外学者有关研究表明，可以通过寻优机器人加工位姿达到提高机器人末端刚度性能和运动学性能的目的。CHEN S F等建立了工业机器人末端刚度和关节刚度、机器人姿态的关系，并表明末端刚度随机器人姿态变化而变化[4]；ZARGARBASHI S H H等人提出一种与任务相关的优化方法，对机器人姿态进行寻优，从而选取满足任务要求的最优加工姿态[5]；KHAN W等人基于机器人运动性能评价指标，研究了机器人不同运动性能对机器人加工轨迹的影响[6]。然而上述优化方法仅考虑优化机器人的刚度性能或机器人的运动性能，并没有将二者综合考虑。LIN Y等人在对机器人加工位姿的优化时，对机器人的运动性能和刚度性能皆进行了研究，但其选择优化位姿的方式是在性能分布图中直接选择机器人关节角，未使用优化算法[7]。