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碳纤维复合材料因其具备比重小、比强度高和比模量大等优异特点而被大量应用于航空航天等领域,而自动铺丝技术作为生产复杂型面复合材料构件的关键技术,受到国内外的广泛关注。为了满足我国大型航空复合材料构件制造要求,浙江大学飞机数字化装配团队自主研制了大型龙门式自动铺丝机,本文在七轴龙门式自动铺丝机的结构基础上,对机床插补过程的速度柔性控制和拐点光顺问题进行理论研究。论文主要研究工作及成果如下:(1)为了实现对七轴龙门式铺丝机末端执行器的精确控制,根据七轴铺丝机的结构特点,构建了所需要的运动学模型,其中,在一个直角坐标系中表示X轴、Y轴、Z轴的运动关系,然后分别建立剩余四个旋转轴的杆件坐标系,且利用D-H方法给出旋转轴之间的变换关系,最后,按照七轴铺丝机运动链顺序,推导出末端执行器位姿变换矩阵,利用最小位移法确定七轴龙门式铺丝机的运动学正反解。(2)在进行七轴龙门式铺丝机速度规划时,首先介绍了多种机床加减速控制方法,并且对比了它们的优缺点,然后确定三次多项式加减速控制方法用于七轴铺丝机的速度规划,其中,针对三次多项式加减速控制存在的计算量比较大的问题,利用等效加速度简化计算,最后对基于等效加速度的三次加减速控制方法进行详细的介绍。(3)当铺丝机在铺放路径上进行运动时,由于采用连续短线段的描述方式将路径控制点连接成铺放目标路径,在相邻线段拐点处会出现切向不连续的问题,这样会导致各轴速度在拐点处产生波动,因此在加减速控制方法的基础上提出两种拐点局部光顺的插补方法:一种是在前瞻加减速插补运算之后,对拐点过渡范围内各轴速度重新进行多项式加减速规划,用于保证各轴速度连续;另一种是利用改进的三次Bernstein-Bezier曲线作为拐点光顺过渡曲线,该曲线具有切向连续、曲率连续等性质,光顺后的轨迹同时包括直线段与过渡曲线段,在柔性加减速控制方法的基础上对混合轨迹进行插补运算。(4)在MATLAB软件中分别对七轴龙门式铺丝机的速度规划方法和插补运算方法进行仿真分析,计算出在相邻直线路径和曲线形路径上运动时的插补点位姿信息以及各轴速度曲线,并且观察运动过程中各轴的铺放速度以及铺放平稳性,对比这两种拐点局部光顺插补方法的共同点与不同点,分析出它们的优点和不足之处。