本發(fā)明屬于金屬復(fù)雜構(gòu)件先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法。

背景技術(shù)：

各種截面形狀的金屬復(fù)雜構(gòu)件在航空航天、核電、汽車、艦船、石化、建筑以及其它民用工業(yè)等諸多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用，對于降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本以及減重方面發(fā)揮著重要的作用。大尺寸厚壁管強(qiáng)度高，擁有良好的耐壓抗彎性能，主要用做石油地質(zhì)鉆探管、石油化工用的裂化管、鍋爐管、軸承管以及汽車、拖拉機(jī)、航空用高精度結(jié)構(gòu)管等。復(fù)雜構(gòu)件的三維自由彎曲方法能實(shí)現(xiàn)管材、型材、線材在各種彎曲半徑條件下的高精度無模成形?，F(xiàn)有自由彎曲成形方法為伺服電機(jī)驅(qū)動彎曲模在平面或空間內(nèi)的運(yùn)動同時結(jié)合管材的軸向送進(jìn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)管材的彎曲成形。但在成形大尺寸厚壁管時，由于伺服電機(jī)驅(qū)動力不足，機(jī)頭整體剛度低且管材的軸向成形力很大，容易導(dǎo)致機(jī)頭整體變形，彎曲模的偏心距大大超過理論最大值，從而直接影響成形件的幾何精度。如果實(shí)施多自由度的機(jī)頭加固，將大大提升整個裝備的制造成本。同時由于彎曲模在空間內(nèi)的平動和轉(zhuǎn)動需有多組伺服電機(jī)共同驅(qū)動，在機(jī)床控制時易產(chǎn)生累計(jì)誤差。

并聯(lián)機(jī)構(gòu)為動平臺和定平臺通過至少兩個獨(dú)立的運(yùn)動鏈相連接，機(jī)構(gòu)具有兩個或兩個以上自由度，且以并聯(lián)方式驅(qū)動的一種閉環(huán)機(jī)構(gòu)。多足并聯(lián)機(jī)器人機(jī)構(gòu)通常有電液伺服系統(tǒng)驅(qū)動，具有剛度重量比大、承載能力強(qiáng)、誤差累計(jì)小、動態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、綜合制造成本低等優(yōu)勢，在需要高剛度、高精度或者大載荷而無須很大工作空間的領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

現(xiàn)有的管材三維自由彎曲系統(tǒng)無法快速精確成形大尺寸厚壁管。本發(fā)明針對現(xiàn)有的管材三維自由彎曲系統(tǒng)存在的不足，提出了一種新的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，采用的彎曲模運(yùn)動裝置包括一個靜平臺、一個末端執(zhí)行器以及對應(yīng)連接在每個末端執(zhí)行器與靜平臺之間并用于控制末端執(zhí)行器在空間內(nèi)運(yùn)動的多組驅(qū)動桿件；彎曲模運(yùn)動平臺的驅(qū)動采用六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)直接驅(qū)動，或者采用串并聯(lián)混合驅(qū)動的形式實(shí)現(xiàn)；成形方法包括以下步驟：

1)、將管件的幾何參數(shù)輸入設(shè)備控制系統(tǒng)，經(jīng)過迭代計(jì)算確定彎曲模偏心平動距離U、彎曲模轉(zhuǎn)動角度θ、管材軸向送進(jìn)距離S的時間位移曲線；2)、將上述工藝參數(shù)分別傳送彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置，彎曲模運(yùn)動裝置根據(jù)彎曲模的運(yùn)動軌跡確定驅(qū)動桿件長度或其移動副長度的位移時間曲線，管材頂推裝置確定管材送進(jìn)的位移時間曲線；3)、彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置同時啟動，執(zhí)行上述的運(yùn)動曲線，完成管件的實(shí)際彎曲成形。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，其中所述閉環(huán)運(yùn)動機(jī)構(gòu)為一個立或臥式六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)，或一個包括一個少自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)的五自由度串并聯(lián)混合機(jī)構(gòu)。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，所述六自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)為Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)或3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)，所述五自由度串并聯(lián)混合機(jī)構(gòu)為三自由度Tricept并聯(lián)機(jī)構(gòu)和二自由度串聯(lián)轉(zhuǎn)動手腕裝置串接組成的混聯(lián)機(jī)構(gòu)。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，所述Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺(1)、彎曲模運(yùn)動平臺(5)以及連接在兩者之間的六組相同的SPS(S-球鉸鏈，P-移動副，S-球鉸鏈)驅(qū)動桿件(3)，驅(qū)動桿件(3)通過球形鉸鏈或與其等效的三自由度虎克較(2、4)分別與靜平臺(1)和彎曲模運(yùn)動平臺(5)相連，通過驅(qū)動電液伺服系統(tǒng)，并行調(diào)控六組SPS驅(qū)動桿件(3)的長度，可控制彎曲模運(yùn)動平臺(5)在空間內(nèi)的位置和姿態(tài)(確定其繞笛卡爾坐標(biāo)系XYZ軸轉(zhuǎn)過的角度)，以及完成各種曲線運(yùn)動，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)彎曲模(7)的多維運(yùn)動，結(jié)合管材(6)的軸向推進(jìn)完成彎曲成形過程。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，所述3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺(1)、彎曲模運(yùn)動平臺(5)以及連接在兩者之間的三組相同的RPSR(R-旋轉(zhuǎn)副，P-移動副，S-球鉸鏈，R-旋轉(zhuǎn)副)驅(qū)動桿件(13)；驅(qū)動桿件一端(13)依次通過移動副(22)和球面副(23)組成的復(fù)合副(12)以及在靜平臺中心的三角旋轉(zhuǎn)副(24)與靜平臺(1)相連，另一端通過旋轉(zhuǎn)副(14)和彎曲模運(yùn)動平臺(5)相連，通過驅(qū)動電液伺服系統(tǒng)，同時調(diào)整三組RPSR驅(qū)動桿件(13)的移動副(22)長度，可控制彎曲模(7)在空間內(nèi)的位置和姿態(tài)以及完成各種曲線運(yùn)動，結(jié)合管材(6)的軸向推進(jìn)實(shí)現(xiàn)彎曲成形過程。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，所述Tricept并聯(lián)機(jī)構(gòu)的TPS(T-胡克鉸，P-移動副，S-球鉸鏈)驅(qū)動桿件(主動支鏈)(17)通過球形鉸鏈(19)和胡克鉸(15)分別與動平臺(20)、靜平臺(1)相連，中心從動支鏈(18)的一端通過胡克鉸(16)與靜平臺(1)相連，另一端直接與動平臺(20)緊固連接；通過驅(qū)動電液伺服系統(tǒng)，同時改變?nèi)M桿件的長度可實(shí)現(xiàn)彎曲模運(yùn)動平臺(5)在空間內(nèi)的位置控制，通過彎曲模運(yùn)動平臺(5)和動平臺(20)之間的二自由度串聯(lián)轉(zhuǎn)動手腕裝置(12)可控制彎曲模(7)在空間內(nèi)的姿態(tài)，最終結(jié)合管材(6)的軸向推進(jìn)實(shí)現(xiàn)彎曲成形過程。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，所述彎曲模在運(yùn)動機(jī)構(gòu)驅(qū)動下的空間運(yùn)動范圍為：偏心距離范圍為0-100mm，繞笛卡爾坐標(biāo)系XYZ軸轉(zhuǎn)動的角度范圍為0-25°。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，彎管成形的具體步驟為：

第一，將管件的幾何參數(shù)輸入設(shè)備控制系統(tǒng)，經(jīng)過迭代計(jì)算確定彎曲模偏心平動距離U、彎曲模轉(zhuǎn)動角度θ、管材軸向送進(jìn)距離S的時間位移曲線：

θ＝vt/R，S＝vt(R為管材彎曲半徑，A為彎曲模中心與導(dǎo)套前端的距離，v為管材水平送進(jìn)的速度)；

第二，將上述工藝參數(shù)傳送至彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置，彎曲模運(yùn)動裝置根據(jù)彎曲模的運(yùn)動軌跡確定六組SPS驅(qū)動桿件伸縮的位移時間曲線，管材頂推裝置確定管材送進(jìn)的位移時間曲線，其中六組SPS驅(qū)動桿件的長度公式為：(i＝1,2,3,4,5,6)(P₍₀₎＝[x₍₀₎,y₍₀₎,z₍₀₎]^T為彎曲模動平臺中心的位置矢量，T為動平臺姿態(tài)的方向余弦矩陣，P_i動平臺上的鉸鏈中心點(diǎn)在動坐標(biāo)系中的向量，bi固定機(jī)座上的鉸鏈中心點(diǎn)的向量，Li為第i個連桿向量，連桿的長度為li)；

第三，彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置同時啟動，執(zhí)行上述的運(yùn)動曲線，完成管件的實(shí)際彎曲成形。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，彎管成形的具體步驟為：

第一，將管件的幾何參數(shù)輸入設(shè)備控制系統(tǒng)，經(jīng)過迭代計(jì)算確定彎曲模偏心平動距離U、彎曲模轉(zhuǎn)動角度θ、管材軸向送進(jìn)距離S的時間位移曲線：其中，U＝θ＝vt/R，S＝vt(R為管材彎曲半徑，A為彎曲模中心與導(dǎo)套前端的距離，v為管材水平送進(jìn)的速度)；

第二，將上述工藝參數(shù)傳送彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置，彎曲模運(yùn)動裝置根據(jù)彎曲模的運(yùn)動軌跡確定三組RPSR驅(qū)動桿件移動副長度的位移時間曲線，管材頂推裝置確定管材送進(jìn)的位移時間曲線，其中三組RPSR驅(qū)動桿件移動副長度公式為：(Ri為靜平臺端點(diǎn)與原點(diǎn)連線在坐標(biāo)系O-XYZ的向量，θi為靜平臺與豎直移動副之間的夾角，為轉(zhuǎn)動副向量ri即連桿向量Li與豎直移動副向量之間水平面的轉(zhuǎn)角，ψi為轉(zhuǎn)動副向量ri即連桿Li與豎直移動副向量豎直平面間的轉(zhuǎn)角，規(guī)定順時針轉(zhuǎn)動為正，逆時針轉(zhuǎn)動為負(fù))；

第三，彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置同時啟動，執(zhí)行上述的運(yùn)動曲線，完成管件的實(shí)際彎曲成形。

所述的基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法，彎管成形的具體步驟為：

第一，將管件的幾何參數(shù)輸入設(shè)備控制系統(tǒng)，經(jīng)過迭代計(jì)算確定彎曲模偏心平動距離U、彎曲模轉(zhuǎn)動角度θ、管材軸向送進(jìn)距離S的時間位移曲線：其中，U＝θ＝vt/R，S＝vt，R為管材彎曲半徑，A為彎曲模中心與導(dǎo)套前端的距離，v為管材水平送進(jìn)的速度；

第二，將上述工藝參數(shù)傳送彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置，彎曲模運(yùn)動裝置根據(jù)彎曲模的運(yùn)動軌跡確定三組TPS驅(qū)動桿件長度(主動支鏈)的位移時間曲線，管材頂推裝置確定管材送進(jìn)的位移時間曲線，其中三組TPS驅(qū)動桿件長度公式為：r點(diǎn)O’為在固定參考系O-xyz下的位置矢量，bi和ai為鉸點(diǎn)B、A的位置矢量在坐標(biāo)系O-xyz和O’-x’y’z’下的度量，T為動平臺姿態(tài)的方向余弦矩陣；

第三，彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置同時啟動，執(zhí)行上述的運(yùn)動曲線，完成管件的實(shí)際彎曲成形。

有益效果：

1、本發(fā)明為三維自由彎曲設(shè)備的改進(jìn)方案，充分地發(fā)揮了并聯(lián)機(jī)構(gòu)剛度重量比大、承載能力強(qiáng)、誤差累計(jì)小、動態(tài)性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、綜合制造成本低等優(yōu)勢，提高了三維自由彎曲的成形精度，解決了三維自由彎曲成形難成形大尺寸厚壁管件的問題。

2、本發(fā)明方法簡單可行，生產(chǎn)效率高，在航空航天、核電、汽車等工程領(lǐng)域具有重要的工程應(yīng)用價值和明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1為基于多足并聯(lián)機(jī)器人的復(fù)雜構(gòu)件三維自由彎曲成形方法流程圖；

圖2為基于立式Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維自由彎曲設(shè)備示意圖；

圖3為基于臥式Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維自由彎曲設(shè)備示意圖；

圖4為基于立式3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維自由彎曲設(shè)備示意圖；

圖5為基于臥式3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維自由彎曲設(shè)備示意圖；

圖6為基于Tricept并聯(lián)機(jī)構(gòu)和串聯(lián)轉(zhuǎn)動手腕裝置的混聯(lián)機(jī)構(gòu)三維自由彎曲設(shè)備示意圖；

圖7為Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動原理示意圖；

圖8為3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動原理示意圖；

圖9為Tricept并聯(lián)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動原理示意圖；

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

實(shí)施例1

圖2和圖3為基于立式和臥式Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維自由彎曲設(shè)備示意圖。圖2的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)為立式安裝，即靜平臺1固定于水平地面上，而彎曲模7垂直固定于彎曲模運(yùn)動平臺5中心；圖3的Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)為臥式安裝，即靜平臺1固定于機(jī)身側(cè)面(與水平地面垂直)，而彎曲模7平行固定于彎曲模運(yùn)動平臺5中心。兩種設(shè)備均包括彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置兩大部分。其中彎曲模運(yùn)動裝置包括靜平臺1、彎曲模運(yùn)動平臺5(也就是末端執(zhí)行器)以及連接在兩者之間的六組相同的SPS驅(qū)動桿件3。驅(qū)動桿件3通過球形鉸鏈(2、4)分別與靜平臺1和彎曲模運(yùn)動平臺5相連，同時改變六組SPS驅(qū)動桿件3的長度，可控制彎曲模7在空間內(nèi)的位置和姿態(tài)以及完成各種曲線運(yùn)動。六組伸縮桿件3由電液伺服系統(tǒng)直接驅(qū)動。管材頂推裝置由導(dǎo)套8、推塊9、芯軸10、滾珠絲桿副11組成。伺服電機(jī)驅(qū)動絲桿螺母旋轉(zhuǎn)，絲桿螺母副將自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為管材6的軸向直線運(yùn)動。

在這一實(shí)例中，彎管成形的具體步驟為：

第一，將管件的幾何參數(shù)輸入設(shè)備控制系統(tǒng)，經(jīng)過迭代計(jì)算確定彎曲模偏心平動距離U、彎曲模轉(zhuǎn)動角度θ、管材軸向送進(jìn)距離S的時間位移曲線：

θ＝vt/R，S＝vt(R為管材彎曲半徑，A為彎曲模中心與導(dǎo)套前端的距離，v為管材水平送進(jìn)的速度)；

第二，將上述工藝參數(shù)傳送至彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置，彎曲模運(yùn)動裝置根據(jù)彎曲模的運(yùn)動軌跡確定六組SPS驅(qū)動桿件伸縮的位移時間曲線，管材頂推裝置確定管材送進(jìn)的位移時間曲線，其中六組SPS驅(qū)動桿件的長度公式為：(i＝1,2,3,4,5,6)(P₀＝[x₀,y₀,z₀]^T為彎曲模動平臺中心的位置矢量，T為動平臺姿態(tài)的方向余弦矩陣，P_i動平臺上的鉸鏈中心點(diǎn)在動坐標(biāo)系中的向量，bi固定機(jī)座上的鉸鏈中心點(diǎn)的向量，Li為第i個連桿向量，連桿的長度為li)；

第三，彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置同時啟動，執(zhí)行上述的運(yùn)動曲線，完成管件的實(shí)際彎曲成形。

實(shí)施例2

圖4和圖5為基于立式和臥式3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維自由彎曲設(shè)備示意圖。圖4的3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)為立式安裝，即靜平臺1固定于水平地面上，而彎曲模7垂直固定于彎曲模運(yùn)動平臺5中心；圖5的3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)為臥式安裝，即靜平臺1固定于機(jī)身側(cè)面(與水平地面垂直)，而彎曲模7平行固定于彎曲模運(yùn)動平臺5中心。兩種設(shè)備均包括彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置兩大部分。其中彎曲模運(yùn)動裝置包括靜平臺1、彎曲模運(yùn)動平臺5(也就是末端執(zhí)行器)以及連接在兩者之間的三組相同的RPSR驅(qū)動桿件13。驅(qū)動桿件13一端分別通過移動副22和球面副23組成的復(fù)合副12以及在靜平臺中心的三角旋轉(zhuǎn)副24與靜平臺1相連，另一端通過轉(zhuǎn)動副14和彎曲模運(yùn)動平臺5相連，通過并行調(diào)整三組RPSR驅(qū)動桿件13的移動副22長度，可控制彎曲模7在空間內(nèi)的位置和姿態(tài)以及完成各種曲線運(yùn)動。三組桿件13的移動副22由電液伺服系統(tǒng)直接驅(qū)動。管材頂推裝置由導(dǎo)套8、推塊9、芯軸10、滾珠絲桿副11組成。伺服電機(jī)驅(qū)動絲桿螺母旋轉(zhuǎn)，絲桿螺母副將自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為管材6的軸向直線運(yùn)動。

在這一實(shí)例中，彎管成形的具體步驟為：

第一，將管件的幾何參數(shù)輸入設(shè)備控制系統(tǒng)，經(jīng)過迭代計(jì)算確定彎曲模偏心平動距離U、彎曲模轉(zhuǎn)動角度θ、管材軸向送進(jìn)距離S的時間位移曲線：其中，U＝θ＝vt/R，S＝vt(R為管材彎曲半徑，A為彎曲模中心與導(dǎo)套前端的距離，v為管材水平送進(jìn)的速度)；

第二，將上述工藝參數(shù)傳送彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置，彎曲模運(yùn)動裝置根據(jù)彎曲模的運(yùn)動軌跡確定三組RPSR驅(qū)動桿件移動副長度的位移時間曲線，管材頂推裝置確定管材送進(jìn)的位移時間曲線，其中三組RPSR驅(qū)動桿件移動副長度公式為：(Ri為靜平臺端點(diǎn)與原點(diǎn)連線在坐標(biāo)系O-XYZ的向量，θi為靜平臺與豎直移動副之間的夾角，為轉(zhuǎn)動副向量ri即連桿向量Li與豎直移動副向量之間水平面的轉(zhuǎn)角，ψi為轉(zhuǎn)動副向量ri即連桿Li與豎直移動副向量豎直平面間的轉(zhuǎn)角，規(guī)定順時針轉(zhuǎn)動為正，逆時針轉(zhuǎn)動為負(fù))；

第三，彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置同時啟動，執(zhí)行上述的運(yùn)動曲線，完成管件的實(shí)際彎曲成形。

實(shí)施例3

圖6為基于Tricept并聯(lián)機(jī)構(gòu)和串聯(lián)轉(zhuǎn)動手腕裝置的混聯(lián)機(jī)構(gòu)三維自由彎曲設(shè)備示意圖。與基于Stewart并聯(lián)機(jī)構(gòu)和3-RPSR并聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維自由彎曲設(shè)備相比，基于混聯(lián)機(jī)構(gòu)的三維自由彎曲設(shè)備可有效地克服六自由度純并聯(lián)機(jī)構(gòu)動平臺實(shí)現(xiàn)姿態(tài)能力差的缺點(diǎn)，進(jìn)而獲得較大的工作空間與機(jī)床體積比，具有工作空間大、剛度/重量比高、可重構(gòu)能力強(qiáng)、且可實(shí)現(xiàn)末端位置全閉環(huán)反饋等優(yōu)點(diǎn)。該設(shè)備包括彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置兩大部分。其中彎曲模運(yùn)動裝置包括Tricept并聯(lián)機(jī)構(gòu)和二自由度串聯(lián)轉(zhuǎn)動手腕裝置12。Tricept并聯(lián)機(jī)構(gòu)包括靜平臺1、動平臺20以及連接與兩者之間的三組相同的TPS驅(qū)動桿件17和被動中心約束支鏈18。二自由度串聯(lián)轉(zhuǎn)動手腕裝置21相連于動平臺20和彎曲模運(yùn)動平臺5之間。驅(qū)動桿件通過球形鉸鏈19和虎克鉸鏈15分別與動平臺20和靜平臺1相連，中心約束支鏈18一端通過虎克鉸16與靜平臺1相連，一端直接與動平臺20緊固連接。通過并行調(diào)控三組驅(qū)動桿件17的長度，可實(shí)現(xiàn)彎曲模7在空間內(nèi)的位置控制，通過彎曲模運(yùn)動平臺5與動平臺20之間的二自由度轉(zhuǎn)動手腕裝置21可控制彎曲模7在空間內(nèi)的姿態(tài)。三組TPS伸縮桿件17由電液伺服系統(tǒng)直接驅(qū)動，二自由度串聯(lián)轉(zhuǎn)動手腕裝置21可由伺服電機(jī)直接實(shí)現(xiàn)。管材頂推裝置由導(dǎo)套8、推塊9、芯軸10、滾珠絲桿副11組成。伺服電機(jī)驅(qū)動絲桿螺母旋轉(zhuǎn)，絲桿螺母副將自身的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為管材6的軸向直線運(yùn)動。

在這一實(shí)例中，彎管成形的具體步驟為：

第一，將管件的幾何參數(shù)輸入設(shè)備控制系統(tǒng)，經(jīng)過迭代計(jì)算確定彎曲模偏心平動距離U、彎曲模轉(zhuǎn)動角度θ、管材軸向送進(jìn)距離S的時間位移曲線：其中，U＝θ＝vt/R，S＝vt(R為管材彎曲半徑，A為彎曲模中心與導(dǎo)套前端的距離，v為管材水平送進(jìn)的速度)；

第二，將上述工藝參數(shù)傳送彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置，彎曲模運(yùn)動裝置根據(jù)彎曲模的運(yùn)動軌跡確定三組TPS驅(qū)動桿件長度(主動支鏈)的位移時間曲線，管材頂推裝置確定管材送進(jìn)的位移時間曲線，其中三組TPS驅(qū)動桿件長度公式為：(r點(diǎn)O’為在固定參考系O-xyz下的位置矢量，bi和ai為鉸點(diǎn)B、A的位置矢量在坐標(biāo)系O-xyz和O’-x’y’z’下的度量，T為動平臺姿態(tài)的方向余弦矩陣)；

第三，彎曲模運(yùn)動裝置和管材頂推裝置同時啟動，執(zhí)行上述的運(yùn)動曲線，完成管件的實(shí)際彎曲成形。

應(yīng)當(dāng)理解的是，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，而所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本發(fā)明所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。