断路器是配电系统中的重要保护性元件,在工业、民用等领域有广泛应用。制造业自动化水平的提高带了新的柔性化需求,目前断路器生产多以人工为主,自动化装配单元中柔性装配工艺缺失,装配流程复杂,只能完成单一规格产品的制造。工业机器人具有工作效率高、稳定可靠、重复精度好等优势,是实现断路器柔性装配生产的关键设备。将工业机器人与断路器自动化制造相结合,研究断路器柔性化制造工艺及其相应的机器人协调控制方法,对于提升断路器制造效率和产品品质具有重要意义。本文以断路器柔性装配单元的研发为应用背景,对工业机器人轨迹规划及其时间优化部分进行研究,主要研究内容包括以下几个部分:(1)研究了机器人运动学建模方法,包括位姿描述、坐标变换等方面内容,根据D-H参数法分析断路器装配机器人正逆运动学的求解方法,解决机器人关节角度和末端在空间中位姿变换关系的问题,为机器人最优轨迹规划控制问题提供理论依据。(2)根据断路器装配工艺的特点,研制了一种适用于多种断路器柔性装配的方案,并结合小型断路器自动装配环节中零件位姿调整问题进行了方案验证。详细描述了零件调整单元及其工艺设计思路,解决了小型断路器多种零件柔性制造过程中零件随机姿态如何进行归一化调整装配的问题。(3)研究了小型断路器柔性制造机器人的轨迹规划问题。根据断路器柔性装配工艺及其特性,建立了适用三次样条插值的轨迹规划方法。针对现有机器人轨迹规划中其优化结果存在不稳定性的问题,提出一种双重寻优的机器人轨迹规划新方法,采用个体极值双重寻优的改进粒子群算法,在适应度函数评判得到的优化粒子集合中,分别比对机器人每一分段轨迹对应的分段时间并进行二次寻优,从而得到机器人在运动速度和加速度约束条件下的整体潜在更优解,使轨迹优化结果的稳定性和准确性得到提升。(4)建立了相应的小型断路器柔性化装配实验平台,结合所提出的零件柔性装配工艺,开发了相应的机器人控制程序和软件控制流程,并进行了相关实验验证。