基于力控制方法的工业机器人磨削研究

发布时间：2016-12-18 19:47

  本文关键词：基于力控制方法的工业机器人磨削研究，由笔耕文化传播整理发布。

《华南理工大学》 2014年

基于力控制方法的工业机器人磨削研究

刘文波  

【摘要】：随着制造业的不断发展，市场对磨削加工的需求不断增长。传统磨削作业中，手工磨削费时费力，不利于身心健康，且十分依赖工人的经验与技巧；相比机器人磨削，机床磨削工作空间较小，加工对象范围较小，加工柔性升级空间小，成本较高。因此，采用工业机器人进行磨削作业是制造业领域一个重要的解决方案。在恒压力磨削方式下，磨削加工的质量很大程度上取决于磨削加工时的法向压力能否保持恒定。因此，本文对工业机器人的恒力磨削控制方法进行了研究。 论文首先对RB08六自由度工业机器人的再现方法作了修改，提出了再现时调整机器人末端执行器轨迹的方法。通过给定示教后获取的每个粗插补点的调整量或调整速度，计算出调整后每个插补点的期望位姿和关节角，奠定了后文磨削控制策略实现的基础。 然后对力传感器获取的力/力矩信号进行了分析与处理。通过对测量力/力矩信号的静态标定，消除了信号零点漂移的影响，并确定了测量的电压信号与作用力/力矩值之间的线性关系；通过重力/力矩补偿算法，消除了工具重力/力矩对测量力/力矩值的影响；通过滤波等处理方式，消除了噪声等干扰对测量值的影响，获得了更稳定的力信号。 其后，对机器人从自由空间到约束空间的切换控制问题进行了分析，提出了适合位置控制工业机器人的分段降速策略；对机器人磨削工艺系统的刚性变形进行了分析，将其分为机器人本体刚性变形和力传感器-工具的变形量，分别对变形量进行了分析推导，进行了补偿方法的研究。 最后，对磨削的机理、特点进行了总结分析，，分析了磨削力的测量，提出了工件轮廓法向估计的方法，并进行了实验的验证；提出了面向磨削的力/位混合控制策略及其在工业机器人上实现的方法，对力控制方法进行了仿真及一系列实验验证，并针对实验控制参数难以调整的缺点，引入了模糊控制的方法调整优化控制参数。实验证明了控制策略的有效性。

【关键词】：
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP242.2;TG58
【目录】：

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本文编号：219344