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申请/专利权人：哈尔滨工程大学三亚南海创新发展基地;哈尔滨工程大学

摘要：本发明提出一种自适应阻尼矩阵最小二乘五轴机床奇异规避方法。现有五轴机床奇异规避方法主要从“几何”角度调整刀轴矢量使其避开奇异构型，与之不同，本发明方法从“数学”角度出发，通过对用于将工件坐标系刀具路径转换为机床坐标系坐标过程雅可比伪逆矩阵增加自适应阻尼对角阵，改善雅可比伪逆矩阵条件数，从而避免奇异现象。在阻尼对角阵的计算过程中，同时考虑条件数阈值、刀轴矢量误差极限、刀触点不变原则，建立阻尼矩阵自适应模型，实现了刀轴矢量误差约束下五轴加工轨迹生成过程中奇异现象的实时规避。

主权项：1.一种自适应阻尼矩阵最小二乘五轴机床奇异规避方法，其特征在于：所述方法首先通过对五轴数控机床进行运动学建模，得到反映工作空间WCS和机床关节空间MCS关系的运动学方程，进而得到相对应的雅可比矩阵；其次，将雅可比矩阵分块，得到反映三维刀轴方向矢量和二维旋转轴位置运动量的子雅可比矩阵；进而，在求解子雅可比矩阵的伪逆以实现工作空间刀轴方向矢量到关节空间旋转轴运动量的逆运动学变换的过程中，添加阻尼对角矩阵以改善伪逆子雅可比矩阵的条件数，该阻尼对角阵通过刀轴方向误差以及条件数阈值协同约束下自适应计算；最后，根据旋转轴运动量，在刀触点位置不变原则下求解三个平动轴的运动量，实现在刀轴方向偏移公差范围内实时规避奇异，同时能确保加工刀触点位置不变；所述五轴数控机床运动学建模具体为：首先，对五轴数控机床进行运动学建模；对于B-C’转台加摆头形式五轴机床，其反映工作空间WCS和机床关节空间MCS关系的运动学方程为： 公式1中，B轴和C轴中心在机床基座坐标系下的坐标为Bx，By，Bz、Cx，Cy，Cz；工件中心相对于C轴坐标位置为Dx，Dy，Dz；刀具在工件坐标系下的位置和姿态坐标分别为Tx，Ty，Tz和i，j，k；各轴在机床坐标系下的坐标为qx、qy、qz、b和c；刀具长度为TL；将公式1求导，即：dx＝J·dq2公式2中，x＝[Tx，Ty，Tz，i，j，k]T为刀具在工件坐标系下位姿向量；q＝[qx，qy，qz，b，c]T为机床关节空间进给轴坐标向量；进一步得到与之相对应的雅可比矩阵J：

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