【摘要】：磨削和拋光是提高工件表面質(zhì)量的重要工序。由于手工磨拋會(huì)對(duì)工人的身心造成極大的傷害,因此隨著工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展,機(jī)器人被越來(lái)越多地應(yīng)用到加工領(lǐng)域,正在逐漸取代人工磨拋。有研究表明,磨拋過程中保持工件表面法向磨拋力的恒定對(duì)改善磨拋加工質(zhì)量作用顯著,所以工業(yè)機(jī)器人要應(yīng)用到磨拋加工領(lǐng)域,力控制是其中的一項(xiàng)重要的共性關(guān)鍵技術(shù)。本文對(duì)工業(yè)機(jī)器人恒力磨拋系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和研究,基于機(jī)器人位置控制,利用安裝在機(jī)器人末端的力傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量加工過程中打磨工具與工件之間的打磨力,通過力控制算法轉(zhuǎn)化為末端工具的位移修正量,保持法向力恒定,有效的提高零件的加工質(zhì)量,縮短加工時(shí)間。首先分析了末端力傳感器的受力情況,對(duì)傳感器測(cè)量到的力和力矩信息進(jìn)行工具重力和重力矩的補(bǔ)償,解決了打磨過程中隨著機(jī)器人姿態(tài)變化工具重力和傳感器零點(diǎn)對(duì)打磨頭與工件之間實(shí)際磨拋力測(cè)量的影響。研究現(xiàn)有的機(jī)器人磨拋工藝,并針對(duì)現(xiàn)有機(jī)器人打磨拋光應(yīng)用中存在的不足,設(shè)計(jì)了具有力控制功能的機(jī)器人磨拋控制方案。針對(duì)提出的打磨方案設(shè)計(jì)力跟蹤控制器和姿態(tài)順應(yīng)控制器,并且進(jìn)行了仿真和實(shí)物實(shí)驗(yàn)。設(shè)計(jì)機(jī)器人恒力磨拋控制系統(tǒng),將力控制方法集成到機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中去,避免了使用二次開發(fā)接口實(shí)現(xiàn)帶來(lái)的力控制非實(shí)時(shí)性的問題,提高力控制的精度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面所提出磨拋控制策略的有效性,具有力控制的磨拋系統(tǒng)只需要簡(jiǎn)單的示教軌跡機(jī)器人即可自動(dòng)調(diào)節(jié)打磨過程中的力和打磨頭的姿態(tài),有效的縮短打磨加工的時(shí)間。
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TP242.2
【圖文】：

產(chǎn)工序之一，現(xiàn)在仍有不少企業(yè)采用人工進(jìn)行零件的打磨拋光加工[2]。如圖1-1所示：圖 1-1 工人手工打磨手工打磨容易導(dǎo)致產(chǎn)品不良率上升、效率低下、加工后的產(chǎn)品表面粗糙不均勻等問題，拋光打磨質(zhì)量依照工人經(jīng)驗(yàn)判斷，質(zhì)量無(wú)法保證。并且打磨產(chǎn)生的火花、粉塵和噪聲等會(huì)對(duì)工人的身心健康產(chǎn)生嚴(yán)重的影響[3]。隨著時(shí)代的發(fā)展，中國(guó)勞動(dòng)力結(jié)構(gòu)的紅利現(xiàn)象逐步退卻，越來(lái)越多的年輕一代不愿意入行，熟練工缺失，工效低下，人工成本不斷抬高，而且惡劣的工作環(huán)境必須為操作工人支付更高的薪酬。隨著工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，將機(jī)器人應(yīng)用到拋光打磨中變得越來(lái)越受關(guān)注[4]。自工業(yè)機(jī)器人問世，就開始代替工人完成危險(xiǎn)和枯燥的工作，將工人從繁忙的生產(chǎn)工作中解放出來(lái)[5]。機(jī)器人打磨拋光可以確保產(chǎn)品打磨出來(lái)的一致性和精確性，避免出現(xiàn)傳統(tǒng)工藝中由人工打磨拋光不精確、不勻稱等原因造成的產(chǎn)品浪費(fèi)

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)浴五金、3C、家電及家電零部件和木材建材家居制造等行業(yè)工業(yè)機(jī)器人在打磨、拋光這類需要與加工零件接觸的任務(wù)中，與一般的任務(wù)相器人末端的運(yùn)動(dòng)會(huì)受到約束。機(jī)器人末端打磨頭在磨拋過程中會(huì)與被加工工件接觸力，若接觸力較大可能會(huì)損壞打磨頭、機(jī)器人以及工件，而接觸力較小時(shí)又保持磨拋過程中打磨頭與工件很好的貼合，進(jìn)行影響被加工零件的表面質(zhì)量[6]。表明打磨過程中工件法向接觸力是影響零件打磨質(zhì)量的主要因素[7]，圖 1-2ABB人對(duì)比了有沒有力控制對(duì)加工效果的影響，可以看到力控制對(duì)打磨質(zhì)量有很大升。因此為了保證工件的打磨質(zhì)量和一致性需要能夠控制打磨過程中的接觸力，人需要具備力控制的功能。

現(xiàn)狀制研究現(xiàn)狀器人應(yīng)用于打磨、拋光、裝配等需要與環(huán)境進(jìn)行理論和方法也被國(guó)內(nèi)外的許多學(xué)者進(jìn)入了深入的類：被動(dòng)力控制和主動(dòng)力控制。指利用一些能夠存儲(chǔ)或吸收能量的器件如彈簧、夠在機(jī)器人與環(huán)境產(chǎn)生接觸力后被動(dòng)的調(diào)整避免動(dòng)柔順裝置是由 MIT 設(shè)計(jì)[9][10]的 RCC(如圖 1-3成的柔順手腕，使其能夠順從空間 6 自由度的變而設(shè)計(jì)，因?yàn)樾枰O(shè)計(jì)額外的機(jī)構(gòu)來(lái)完成柔順功理程序設(shè)定軌跡上小的位置和姿態(tài)偏離，并且由的接觸力不會(huì)出現(xiàn)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 高志強(qiáng);;自抗擾控制思想探究[J];控制理論與應(yīng)用;2013年12期

2 譚福生;葛景國(guó);;力控制技術(shù)在機(jī)器人打磨中的應(yīng)用及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)[J];上海電氣技術(shù);2008年02期

3 洪云飛;李成群;

本文編號(hào)：2785657