有机玻璃研磨抛光机器人力控制研究.pdf

第4期
机械设计与制造
2015年4月
Machinery Design Manufacture
105
有机玻璃硏磨抛光杌器人力控制研究
杨林,赵吉宾,李论,刘雷
(中国科学院沈阳自动化研究所,辽宁沈阳110016)
摘要:以有机玻璃为研拋加工对象,将机器人离线路径规划与在绒力控制结合起来组成机器人研拋控制系统。对研抛
工具在加工过程中所受作用力进行了分析,根据柔性机构与主动柔顺控制,建立了一种主被动柔顺控制研拋模型。通过
工具重力计算,提出了基于エ具负載的重力补偿算法,用于消除研抛加工过程中产生的重力的干扰。提出了基于阻抗内
环的力外环控制策略,实现了对研抛力的无静差跟踪。试验结果表明,该方法通过计算期望カ与实际力的误差对机器人
轨迹进行修正,实现了机器人相对恒定的力控制效果。
关键词:柔顺控制;重力补偿;机器人;力控制
中图分类号:TH16;TP249文献标识码:A文章编号:1001-3997(2015)04-0105-03
A Study of Grinding and Polishing Robot Force Control for Plexiglass
YANG Lin, ZHAO Ji-bin, LI Lun, LIU Lei
(Shenyang Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences, Liaoning Shenyang 110016, China
Abstract: Takingplexiglassesthe grinding and polishing object, a robot grinding and polishing syst msis established, which is
composed of robot of/line path planning and online force control. An active and passive compl
ance corro
polishing model is set up by analyzing the grinding and polishing tool force in process of machining according to flexible
mechanism and active compliance control The grawity compensation algorithm based tool Loud is proposed by tool graity
caculation, which is for eliminating graitational disturbance in the grinding and polishing process. A noel explicit force
control strategy based on impedance inner loop control is proposed, and the tracking ith no static errors about the grinding
andpolishing force is implemented. The experimental results show that the robot achieves a relatively constant force control
ffect by modifying the robot traectorythrough calculating the diference beteen reference force and etual force
Key Words: Compliant Control; Gravity Compensation; Robot; Force Control
1引言
研越工具
随着制造业的不断发展,基于工件表面的研磨抛光技术被
广泛应用到机械、电子、汽车、航空航天等许多行业。传统的手工
控的有
研磨拋光存在研磨抛光质量不稳定、效率低,工作环境恶劣等缺
点,而且要求操作人员具有较高的技能。难以实现低成本、高质
量、短周期的现代化生产要求。因此工件表面自动化研磨抛光技
上位机
术的研究引起许多国家大学研究机构、公司的广泛关注2。
图1研抛机器人系统
由工业机器人和力传感器组成的研磨抛光机器人系统能够
Fig. I Robot Grinding and Polishing System
实现工件表面的自动化研磨抛光,为替代人工研磨抛光提供了有
AT六维力ー力矩传感器安装于机器人末端法兰与研抛工
效的解决方案。通过研究自动研磨抛光机器人系统若干关键技术具之间,可以测量力传感器坐标系下xy、a三个方向的力与力
问题,初步实现了一个有机玻璃研磨抛光机器人系统。
矩。上位机通过以太网分別与机器人控制柜、六维力传感器相连。
2研磨抛光机器人系统的组成
用来实现机器人离线路径规划与在线研抛力控制加工功能。研抛
研抛机器人系统组成,如图1所示。主要由六自由度KUKA工具末端采用柔顺海绵结构,用来吸收外部环境变化所产生的作
KR30-3串联机器人,控制桓,工作台,工件,研抛工具,上位机,六用力。整个研地加工主要分为两个部分:(1)根据工件CAD模型,
维力传感器等组成。
在上位机生成离线路径规划文件,导人机器人,使机器人能够按
来稿日期:2014-10-30
作者简介:杨林,(1986-),男,河北人,硕士,助理研究员,主要研究方向:机器人学、智能控制