[发明专利]一种打磨机器人及位置补偿方法

说明书

本发明公开了一种打磨机器人及位置补偿方法。所述打磨机器人包括：机械臂、多维力传感器、打磨工具以及控制装置。本申请所述的打磨机器人通过控制装置对打磨工具的受力信息的补偿来实现工件的法向贴合和恒力打磨，并且不需要对工件进行测量和建模，也不需要视觉系统，从而节省成本且提高了打磨效率。

技术领域

本发明涉及机器人加工领域，特别涉及一种打磨机器人，以及一种打磨机器人的位置补偿方法。

背景技术

传统打磨设备及机器人的优势在于其普及性，已经被国内众多工厂所采用过，操作流程固定，便于工人使用。不足之处在于功能固化，专机专用，功能局限，一台产品只能进行一种加工，代价高昂，且对可加工工件有要求，不适用于对差异性较大和结构复杂的工件加工，同时没有有效的保护措施，容易伤人。

无视觉的建模式打磨机器人，能够较好的完成对复杂结构的工件重复性加工。缺点是重复作业时对待加工工件的一致性要求很高，如果更换打磨工件，需要重新测量、建模和设计打磨轨迹，变工艺复杂，需要专业的工作人员配合编程，时耗和成本较大。

基于离线视觉的打磨机器人，能够基于视觉建模，替代测量的步骤，然后对不同的工件加工。基于实时视觉的打磨机器人，能够基于视觉实时的校正轨迹，打磨过程智能化，适合对精度要求较高的产品进行加工，同时能够较快适应对不同的对象加工，使用灵活。两者的不足之处是其对光学环境的要求将其限制在了特定的工作场景，同时需要根据工艺要求配备工业相机和配套的视觉算法，成本较高。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了打磨机器人及位置补偿方法，在不需要对待打磨工件进行测量和建模的条件下，实现应用于各类打磨场景中对打磨工件进行高精度的力控制打磨作业，并能在一定弧度范围内自主贴合曲面进行打磨。

本申请的一个实施例提供了一种打磨机器人，包括：

机械臂，所述机械臂包含若干个关节模组、并在末端装设有末端执行器；

多维力传感器，所述多维力传感器装设于所述末端执行器；

打磨工具，所述打磨工具装设于所述多维力传感器；

控制装置，所述控制装置用于接收所述多维力传感器在所述打磨工具对工件实施打磨操作期间感测到的受力信息，并根据所述受力信息控制所述关节模组的位移以对所述末端执行器的运动轨迹施加位置补偿，所述位置补偿具有使所述打磨工具的受力信息趋向于期望受力状态的补偿趋势。

可选地，所述控制装置以阻抗控制方式控制所述末端执行器的法向方向上的位置趋势、并以导纳控制方式控制所述末端执行器的切向方向上的位置趋势。

可选地，所述控制装置进一步利用导纳控制方式对所述末端执行器的末端目标位置进行位置补偿以响应于所述末端执行器的外界拖拽力。

可选地，所述控制装置在末端拖动模式下形成所述末端执行器在工件表面内的运动轨迹。

可选地，所述控制装置将所述末端执行器的切向方向上的位置趋势分解为所述关节模组的位移分量、并分别对所述关节模组的所述位移分量实施位置补偿。

可选地，所述机械臂的每个关节模组包含伺服电机和编码器，其中：

所述编码器将所述关节模组的关节位置数据反馈到所述控制装置；

所述控制装置根据所述末端执行器的末端目标位置分别计算所述关节模组的关节目标位置、并根据所述关节模组的关节目标位置以及关节位置数据分别计算所述关节模组的驱动电流；

所述伺服电机根据控制装置确定的驱动电流来控制所述关节模组的位移分量。

可选地，所述控制装置包括并联设置的PID控制单元和虚拟分解控制单元，其中：