基于力反馈的机器人磨抛去除控制研究
发布时间：2021-03-08 08:34
随着科学和技术的不断发展,以工业机器人为标志的智能制造在各行业的应用越来越广泛。为提高产品加工精度及减少人力成本,关键工艺环节逐步由工业机器人代替工人操作。与工业机器人相比,传统手工加工重复性差、加工效率低,且工人经验水平、情绪等对加工质量都会产生一定影响,难以保证工件加工的一致性,而工业机器人磨抛能够保证较高的加工精度和表面质量,实现高效率、高质量磨抛。在工业机器人磨抛加工过程中,机器人对磨抛接触力的感知和控制能力影响着加工过程中接触力的稳定性,稳定的磨抛接触力往往决定着磨抛后工件的加工精度和表面质量,因此,磨抛接触力的控制十分重要,合理的力控制技术是实现恒力磨抛的关键。本课题以喉道调节片热障陶瓷涂层定量去除为研究对象,主要工作包括机器人磨抛系统平台的搭建,磨抛系统数学模型的建立,模糊自适应PID控制技术的研究,最后进行了基于力测量、力反馈及力控制的机器人磨抛定量去除实验,验证了模糊自适应PID控制技术的可行性及有效性。本课题的主要研究内容包括以下几点:（1）机器人磨抛系统平台的搭建。机器人磨抛系统平台主要由库卡六自由度机器人、空气压缩机、磨抛工具、力传感器、计算机、磨抛工作台等组成...
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２工业机器人分类??Ｆｉｇ．?１．２?Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｒｏｂｏｔ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ??－２－??
Ｆｉｇ．?１．１?Ｒｏｂｏｔ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄ??机器人作为一种机械与电子相结合的高级机器，最初由捷克语“ＲＯＢＯＴＡ”演??化而来。人们对机器人最初的定义是：能够完成基本的搬运动作、可进行编程的操??作器；或通过修改指令来完成复杂任务的机械装置［１］。由定义可以看出机器人有??两个特点：通过编程可自主完成工作；通过修改指令可完成各种加工任务。机器人??的分类方法有很多，可根据功能、用途、装置等将其归纳为不同的类别。常见的功??能性机器人有以下几种（如图１．２）。智能机器人的定义并不统一，人们认为智能机??器人至少具备以下几个功能特征：（１）对不确定作业环境的适应能力；（２）复杂对??象的灵活操作能力；（３）与人紧密协调操作的能力及与人自然交互的能力。通常又??将智能机器人称作下一代机器人。随着３Ｄ视觉感知／认知、力觉传感器等技术的??不断发展与工业互联网、云计算、大数据等信息技术的深度融合，机器人的智能化??程度会进一步提高，对环境的感知能力将进一步增强，更适应于复杂作业的加工。??
数控机床各自的特点。??表１．１数控机床与工业机器人在磨抛行业的特点??Ｔａｂｌｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ＣＮＣ?ｍａｃｈｉｎｅ?ｔｏｏｌｓ?ａｎｄ?ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｒｏｂｏｔｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ?ｉｎｄｕｓｔｒｙ??参数?数控机床?工业机器人??刚度／?（Ｎ．ｉｉｍ－１）?＞３０?＜１??定位精度?低?高??运动耦合?无?三方向都有耦合??工作空间?小?较大且灵活布置??工件夹持?困难?容易??价格／美元?５Ｘ１〇５￣１Ｘ１〇６?５０－１００?０００??工业机器人磨抛加工主要有两种方式（如图１．４）：?一种是工件型，即工业机器??人手持被加工工件贴近磨抛加工工具，如砂带、砂轮等，进行磨抛。另一种是工具??型，即工业机器人手持磨抛加工工具贴近工件进行磨抛。机器人磨抛加工采用柔性??接触、视觉定位的方式来减小磨抛缺陷。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应表面法的钛合金零件磨抛加工工艺参数优化[J]. 杜华鹏,陈杰,郭东亮,王德廷,谢成雨,李洋. 航空制造技术. 2017(09)
[2]热障涂层氧化层厚度对残余应力的影响[J]. 陈宇慧,岳利文,张永海,戚俊清. 化工机械. 2016(03)
[3]整体叶盘叶片磨抛工艺参数优化[J]. 赵晖,董艳彬,史耀耀,赵涛. 航空制造技术. 2016(08)
[4]工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 计时鸣,黄希欢. 机电工程. 2015(01)
[5]钢轨铣磨车磨削力的广义预测控制[J]. 胡军科,蒋亚军,方健康,彭克立. 中国铁道科学. 2014(06)
[6]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[7]碲锌镉晶片机械研磨和机械抛光工艺研究[J]. 彭兰,王林军,闵嘉华,张继军,陈军,梁小燕,严晓林,夏义本. 功能材料. 2011(05)
[8]基于视觉的机器人灰色预测模糊力控制研究[J]. 李二超,李战明,李炜. 中国机械工程. 2010(17)
[9]力反馈主手研究现状及其力控制方法研究[J]. 刘海波,席振鹏. 自动化技术与应用. 2009(03)
[10]机器人研磨抛光工艺研究与实现[J]. 王瑞芳,徐方. 新技术新工艺. 2008(09)
硕士论文
[1]基于力/位控制的钛合金零件自动抛光技术研究[D]. 杜华鹏.大连理工大学 2014
[2]基于力传感器的工业机器人主动柔顺装配系统研究[D]. 林君健.华南理工大学 2013
[3]复杂曲面研磨抛光机器人力控制研究[D]. 王新涛.东北大学 2012
本文编号：3070754
【文章来源】：沈阳理工大学辽宁省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１．２工业机器人分类??Ｆｉｇ．?１．２?Ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｒｏｂｏｔ?ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ??－２－??
Ｆｉｇ．?１．１?Ｒｏｂｏｔ?ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ?ｆｉｅｌｄ??机器人作为一种机械与电子相结合的高级机器，最初由捷克语“ＲＯＢＯＴＡ”演??化而来。人们对机器人最初的定义是：能够完成基本的搬运动作、可进行编程的操??作器；或通过修改指令来完成复杂任务的机械装置［１］。由定义可以看出机器人有??两个特点：通过编程可自主完成工作；通过修改指令可完成各种加工任务。机器人??的分类方法有很多，可根据功能、用途、装置等将其归纳为不同的类别。常见的功??能性机器人有以下几种（如图１．２）。智能机器人的定义并不统一，人们认为智能机??器人至少具备以下几个功能特征：（１）对不确定作业环境的适应能力；（２）复杂对??象的灵活操作能力；（３）与人紧密协调操作的能力及与人自然交互的能力。通常又??将智能机器人称作下一代机器人。随着３Ｄ视觉感知／认知、力觉传感器等技术的??不断发展与工业互联网、云计算、大数据等信息技术的深度融合，机器人的智能化??程度会进一步提高，对环境的感知能力将进一步增强，更适应于复杂作业的加工。??
数控机床各自的特点。??表１．１数控机床与工业机器人在磨抛行业的特点??Ｔａｂｌｅ?１．１?Ｔｈｅ?ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ?ｏｆ?ＣＮＣ?ｍａｃｈｉｎｅ?ｔｏｏｌｓ?ａｎｄ?ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ?ｒｏｂｏｔｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｇｒｉｎｄｉｎｇ?ｉｎｄｕｓｔｒｙ??参数?数控机床?工业机器人??刚度／?（Ｎ．ｉｉｍ－１）?＞３０?＜１??定位精度?低?高??运动耦合?无?三方向都有耦合??工作空间?小?较大且灵活布置??工件夹持?困难?容易??价格／美元?５Ｘ１〇５￣１Ｘ１〇６?５０－１００?０００??工业机器人磨抛加工主要有两种方式（如图１．４）：?一种是工件型，即工业机器??人手持被加工工件贴近磨抛加工工具，如砂带、砂轮等，进行磨抛。另一种是工具??型，即工业机器人手持磨抛加工工具贴近工件进行磨抛。机器人磨抛加工采用柔性??接触、视觉定位的方式来减小磨抛缺陷。??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应表面法的钛合金零件磨抛加工工艺参数优化[J]. 杜华鹏,陈杰,郭东亮,王德廷,谢成雨,李洋. 航空制造技术. 2017(09)
[2]热障涂层氧化层厚度对残余应力的影响[J]. 陈宇慧,岳利文,张永海,戚俊清. 化工机械. 2016(03)
[3]整体叶盘叶片磨抛工艺参数优化[J]. 赵晖,董艳彬,史耀耀,赵涛. 航空制造技术. 2016(08)
[4]工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 计时鸣,黄希欢. 机电工程. 2015(01)
[5]钢轨铣磨车磨削力的广义预测控制[J]. 胡军科,蒋亚军,方健康,彭克立. 中国铁道科学. 2014(06)
[6]我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J]. 王田苗,陶永. 机械工程学报. 2014(09)
[7]碲锌镉晶片机械研磨和机械抛光工艺研究[J]. 彭兰,王林军,闵嘉华,张继军,陈军,梁小燕,严晓林,夏义本. 功能材料. 2011(05)
[8]基于视觉的机器人灰色预测模糊力控制研究[J]. 李二超,李战明,李炜. 中国机械工程. 2010(17)
[9]力反馈主手研究现状及其力控制方法研究[J]. 刘海波,席振鹏. 自动化技术与应用. 2009(03)
[10]机器人研磨抛光工艺研究与实现[J]. 王瑞芳,徐方. 新技术新工艺. 2008(09)
硕士论文
[1]基于力/位控制的钛合金零件自动抛光技术研究[D]. 杜华鹏.大连理工大学 2014
[2]基于力传感器的工业机器人主动柔顺装配系统研究[D]. 林君健.华南理工大学 2013
[3]复杂曲面研磨抛光机器人力控制研究[D]. 王新涛.东北大学 2012
本文编号：3070754
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