[发明专利]基于多主动柔顺控制器的机器人研磨抛光加工位姿调节方法

说明书

本发明涉及基于多主动柔顺控制器的机器人研磨抛光加工位姿调节方法，包括以下步骤：在机器人末端安装多个主动柔顺控制器，在主动柔顺控制器上安装研磨抛光工具，确保各研磨抛光工具工作平面位于同一平面，并标定机器人工具坐标系{Ψ}的Z_Ψ轴与该平面垂直；在机器人研磨抛光加工过程中，被调节量为工具坐标系{Ψ}绕X_Ψ轴、Y_Ψ轴的旋转角度C、B，控制目标还包括工具坐标系{Ψ}沿Z_Ψ轴位移Z，使各个研磨抛光工具对应的主动柔顺控制器位移值在误差范围内。本发明能实现基于多主动柔顺控制器的机器人研磨抛光系统在研磨抛光加工过程中的稳定性控制，使研磨抛光工具的工作面与工件表面保持良好接触，改善研磨抛光工具与工件之间的贴合效果，明显提高机器人研磨抛光加工的加工效率。

技术领域

本发明涉及机器人位姿调节，具体地说是一种基于多主动柔顺控制器的机器人研磨抛光加工位姿调节方法。

背景技术

研磨抛光是工业生产中重要的加工手段，研磨抛光的加工质量对产品的质量有着重要影响。由于研磨抛光加工的工作环境差，采用机器人代替工人进行研磨抛光加工，不仅可以改善工人的工作环境，而且还可以提高打磨的质量和效率。目前，尽管研磨抛光机器人在生产中得到广泛应用，使得研磨抛光质量得到了极大改善，有效提高了企业的劳动生产效率，但在应用中仍然存在很多方面的问题。

在大面积磨抛加工工艺中，相对于机器人夹持单个磨抛工具，机器人夹持多个打磨工具不仅可以提高打磨效率，还可以提高磨抛工具在磨抛过程中的稳定性，提高磨抛质量。当机器人夹持多个研磨抛光工具对工件表面进行磨抛加工时，如何对机器人的位置和姿态进行调节，从而使多个磨抛工具的工作面与工件表面平行并保持良好接触是其中的首要问题之一。

现有技术主要是通过基于主动式柔顺控制器的方法使打磨工具与工件表面保持接触。机器人在打磨时，为了保证多个工具与工件表面在整个打磨过程中保持接触，一般在机器人末端法兰上安装多个主动式柔顺控制器，然后在主动式柔顺控制器上安装磨抛工具，主动式柔顺控制器使工具与工件表面的接触力恒定，同时使工具能够沿着一个方向在一定范围内平移，因此可以保证多个工具与工件表面在整个打磨过程中保持接触。由于工具只能沿着一个方向平移，而且磨抛工具的工作面一般是平面，所以这种方法在工具的工作面与工件表面不平行时，无法调平多个磨抛工具使它们的工作面与工件表面平行、保持良好接触，只能在机器人轨迹精度和工件定位精度较高、工具的工作面与工件表面始终平行时使用，系统的柔性不能满足要求。当磨抛工具的工作面与工件表面不平行，两者之间没有良好的接触时，如图1的(b)所示，磨抛加工质量会受到很大的负面影响。因此，实现多柔顺控制器的机器人磨抛工具自动调平，如图1的(a) 所示，使打磨工具工作面与工件表面平行、保持良好接触具有重要的意义。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，实现基于多主动柔顺控制器的机器人研磨抛光系统在研磨抛光加工过程中的稳定性控制，使研磨抛光工具的工作面与工件表面保持良好接触，改善研磨抛光工具与工件之间的贴合效果，明显提高机器人研磨抛光加工的加工效率。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：基于多主动柔顺控制器的机器人研磨抛光加工位姿调节方法，包括以下步骤：

步骤1：在机器人末端法兰上安装多个主动式柔顺控制器，在主动式柔顺控制器上安装磨抛工具，确保各磨抛工具在主动柔顺控制器上的位移相同时，各磨抛工具的工作平面位于同一平面上，且该平面与机器人末端法兰轴线垂直；标定工具坐标系{Ψ}，标定机器人基坐标系{B}；

步骤2：在机器人磨抛加工过程中，以工具坐标系{Ψ}绕其X_Ψ轴、Y_Ψ轴旋转角度C、B为被控量，确保各磨抛工具在主动式柔顺控制器的位移值之间的差值在设定误差范围内；

步骤3：在机器人磨抛加工过程中，以工具坐标系{Ψ}沿其Z_Ψ轴平移的位移 Z为被控量，控制各磨抛工具在主动式柔顺控制器上的位移与设定值之间的差值在设定误差范围内。