[发明专利]一种多打磨头被动柔顺打磨装置及方法

权利要求书

1.一种多打磨头被动柔顺打磨装置，其特征在于，包括多个柔顺打磨头和相应支撑机构，其周向等弧度布置在一法兰连接机构上，所述柔顺打磨头具有两个方向的自由度，摆动位姿受限于相应的支撑机构和实际工件的曲率，所述法兰连接机构上设置有打磨头控制器，所述打磨头控制器用于控制多个柔顺打磨头运动。

2.根据权利要求1所述的多打磨头被动柔顺打磨装置，其特征在于，其中：

所述柔顺打磨头，包括双向气缸、万向节和气动打磨头，所述双向气缸和所述气动打磨头之间通过万向节连接，所述双向气缸固定于所述法兰连接机构上，双向气缸两端内部分别设置有压力传感器，双向气缸的推杆上设置有激光位移传感器，所述气动打磨头上设置有均匀分布的通风孔且留有相应的气路，其末端安装有圆形砂纸或者抛光布；

所述打磨头支撑机构，包括上支架、调整圆盘和下支架，所述上支架和所述下支架之间通过所述调整圆盘连接，所述调整圆盘上圆周等间距设置多个安装孔，所述下支架上开有用于限制气动打磨头摆动位姿的限位孔；

所述法兰连接结构，其上设置有安装所述多个柔顺打磨头和所述支撑机构的安装孔，还设置有打磨头控制器和气路控制用电磁阀，所述打磨头控制器根据所述传感器信号控制电磁阀为柔性打磨头提供动力。

3.根据权利要求1所述的多打磨头被动柔顺打磨装置，其特征在于，所述打磨头支撑机构与所述柔顺打磨头个数相同，一个打磨头安装机构对应一个柔顺打磨头。

4.根据权利要求1所述的多打磨头被动柔顺打磨装置，其特征在于，所述柔顺打磨头还包括工作气路，所述柔顺打磨头的工作状态由所述打磨头控制器控制。

5.根据权利要求1所述的多打磨头被动柔顺打磨装置，其特征在于，所述柔顺打磨头中的万向节为十字轴式等速万向节。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的多打磨头被动柔顺打磨装置，其特征在于，该装置还包括视觉传感器，与所述打磨头控制器连接，获取待加工工件面型和气动打磨头的位姿。

7.根据权利要求1-5中任一项所述的多打磨头被动柔顺打磨装置，其特征在于，所述连接法兰结构直接安装在机器人执行末端或者机床上。

8.一种多打磨头被动柔顺打磨控制方法，其特征在于, 该方法基于权利要求1所述的多打磨头被动柔顺打磨装置，包括以下步骤：

S1：根据待打磨工件的加工需求，确定柔顺打磨头个数，并在法兰连接机构上安装好对应的柔顺打磨头和打磨头支撑机构，调整各个打磨头支撑机构的调整圆盘，调节各个气动打磨头的翻转方向；

S2：根据加工需求在气动打磨头上安装圆形砂纸或者抛光布，安装圆形砂纸用于打磨，安装抛光布用于抛光；

S3：启动打磨装置标定模式，进行重力补偿，并将标定结果存储到打磨头控制器中；

S4：切换至力控制模式，根据S3标定的结果和柔顺打磨头的姿态确定具体的重力补偿值，结合加工要求中的法向力设定接触力，根据传感器信息确定动态调整气动打磨头末端位置，使气动打磨头和待加工表面贴合更加紧密；

S5：启动气动打磨头开始打磨，打磨头控制器实时接收传感器信息并调整双向气缸压力，保持气动打磨头和待加工面形以最佳接触力接触；

S6：打磨头控制器根据视觉传感器获得的工件面型，确定各个柔顺打磨头的工作状态，实现不同面型打磨的快速切换。

9.根据权利要求8所述的多打磨头被动柔顺打磨控制方法，其特征在于,所述S3包括以下步骤：

S31：选定一个打磨头为基准，并选取多个不同的位置；

S32：打磨头控制器控制双向气缸使气动打磨头在每个位置时与该位置工件表面相切，打磨头控制器获取柔顺打磨头传感器信息；

S33：打磨头控制器根据获取的多个不同位置的多组传感器信息，并计算标定结果，并将结果保存在控制器内，完成标定。

10.根据权利要求8所述的多打磨头被动柔顺打磨控制方法，其特征在于,所述传感器信息包括双向气缸两端内部压力传感器获取的压力值，双向气缸推杆上激光位移传感器的值和视觉传感器获得的打磨头的位姿数据。