重庆理工大学学报（自然科学）

重庆理工大学学报（自然科学） ›› 2020, Vol. 34 ›› Issue (3): 97-103.doi: 10.3969/j.issn.1674-8425(z).2020.03.015

• 机械·材料 • 上一篇    下一篇

三自由度机械臂增材制造装置及控制系统设计

韩兴国１，２，陈海军２，崔立秀１，宋小辉１，殷国富２   

  1. １．桂林航天工业学院机械工程学院，广西桂林５４１００４；２．四川大学制造科学与工程学院，成都６１００６５
  • 收稿日期:2019-02-21 出版日期:2020-04-14 发布日期:2020-04-14
  • 作者简介:韩兴国，男，博士，教授，主要从事机电一体化技术和智能制造及装备研究，Ｅｍａｉｌ：ｈａｎｘｉｎｇｇｕｏ２００４＠１６３．ｃｏｍ；通讯作者殷国富，男，博士，教授，博士生导师，主要从事ＣＡＤ／ＣＡＭ、智能制造及装备研究，Ｅｍａｉｌ：ｇｆｙｉｎ＠ｓｃｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。
  • 基金资助:
    国家工信部智能制造新模式应用项目（２０１７ｂｗｑｔ００５ｇｘｂ）；国家自然科学基金项目（５１７０５０９４； ５１９６５０１４）；广西高校中青年教师基础能力提升项目（ＫＹ２０１６ＹＢ５３５）；广西自然科学基金项目（２０１８ＪＪＡ１６０２１８）

  • Received:2019-02-21 Online:2020-04-14 Published:2020-04-14

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摘要： 针对传统增材制造装置结构单一和打印空间有限的问题，开发了一种三自由度机械臂熔融沉积式增材制造装置。对该装置进行三维建模，其主要包含１个转动关节和２个移动关节，采用θ、ρ和ｚ作为该装置旋转运动、水平运动和垂直运动的参量，基于圆柱坐标系进行运动建模和运动分析。选用倍福控制器Ｃ６９２０作为三自由度机械臂熔融沉积增材制造装置的控制系统，基于ＴｗｉｎＣＡＴ软件进行人机交互界面的开发，采用Ｇ代码编写各轴的联动程序，将传统的基于笛卡儿直角坐标系的直线插补转化为基于圆柱坐标系下的插补运算。最后，在三自由度机械臂熔融沉积式增材制造样机上进行了零件打印实验。与传统台式熔融沉积式增材制造装置相比，打印零件在尺寸精度和表面质量方面显著提高。

关键词: 增材制造, 机械臂, 三自由度, 控制系统, 圆柱坐标系, 熔融沉积

中图分类号: 

  • ＴＧ１５６