[发明专利]一种机器人用自适应振动制孔方法

权利要求书

1.一种机器人用自适应振动制孔方法，其中，机器人用自适应振动制孔装置，包括移动机器人平台（1）以及末端执行器（2），所述的移动机器人平台（1）连接进行钻削加工的末端执行器（2）；还包括对监测数据实时处理并反馈的监测单元（214），所述末端执行器（2）包括振动主轴（24）、进给驱动电机（21）、丝杠（210）、冷却通道连接口（211）、法向找正机构（28）、柔性压紧机构（26）、钻削刀具（27）、旋转接头（23）、真空除尘连接口（25）和控制单元（217）；进给驱动电机（21）的输出轴与振动主轴（24）连接，钻削刀具（27）安装在振动主轴（24）的末端上；冷却通道连接口（211）设于旋转接头（23）上；法向找正机构（28）设于机座（29）上、位于柔性压紧机构（26）的下面；钻削刀具（27）设于柔性压紧机构（26）内；柔性压紧机构（26）上设有真空除尘连接口（25）；所述的监测单元（214）和控制单元（217）均与振动主轴（24）连接，监测单元（214）通过第一信号线（212）和第二信号线（215）采集控制振动主轴（24）的工作参数，控制单元（217）接收第三信号线（216）的信号、根据需要调整加工参数；所述振动主轴（24）为低频振动主轴，采用压电式或者是磁浮式结构；

其特征在于，包括以下步骤：

（a）机器人位姿调整及工件压紧；

（b）根据实际加工信息设置加工参数及监测阈值；包括步骤如下：

（b-1）设定叠层顺序与加工参数，根据实际加工叠层结构零件，向末端执行器（2）的控制单元（217）输入待加工叠层结构的参数，包括的参数如下：需要加工的工件材料及每种材料的加工参数P₁、P₂、…、P_n，n为叠层结构的总层数；每两种材料之间过渡区间的加工参数P’₁、P’₂、…、P’_n-1，其中P_i= [S_i，Fr_i，A_i，Fs_i]，P_i’= [S_i’，Fr_i’，A_i’，Fs_i’]， S_i为振动主轴（24）旋转速度，Fs_i为频率，A_i为振动幅值，Fri为进给驱动电机（21）的轴向进给速度，i为当前加工层，S_i’为过渡区间振动主轴（24）旋转速度，Fr_i’为过渡区间频率，A_i’为过渡区间振动幅值，Fs_i’为过渡区间进给驱动电机（21）的轴向进给速度，i为当前加工层序号；

（b-2）向监测单元（214）输入每次需要切换参数时的功率阈值M₁、M₂、…、M_n-1及钻削轴向力阈值F₁、F₂、…F_n-1；

（c）根据输入的叠层结构参数，对叠层构件加工；包括步骤如下：

（c-1）控制单元（217）分别向振动主轴（24）及进给驱动电机（21）输入初始加工参数P₁，末端执行器（2）开始加工零件；

（c-2）监测单元（214）开始对加工过程进行监测，实时读取振动主轴（24）的输出功率，并对信号进行处理计算，消除振动主轴（24）空转时的运行功率，获得实际工件在钻削过程中的输入功率；当处理后的轴向力达到预设值而功率信号未达到预设值时，监测单元（214）判断当前加工状态为钻头钻尖部分进入下一种材料而主切削刃未完全进入下一种材料，监测单元（214）向控制单元（217）发出信号，控制单元（217）调整加工参数为设定的两种材料之间过渡区间的加工参数；

（c-3）振动主轴（24）继续进给，当监测到的功率信号亦达到预设值后，监测单元（214）判断当前加工状态为钻头主切削刃部分完全进入下一种材料，监测单元（214）向控制单元（217）发出信号，控制单元（217）调整加工参数为设定的下一层材料的加工参数；

（c-4）继续进行加工，重复c-1到c-3的步骤，直至经过处理后功率信号和进给轴向力信号均接近0，表示加工完成。

2.根据权利要求1所述的机器人用自适应振动制孔方法，其特征在于，步骤（a）中，包括步骤如下：

（a-1）控制移动机器人平台（1），使其移动至加工区域，并调整机器人位姿，使末端执行器（2）进给方向对准零件待加工区域；

（a-2）启动末端执行器（2）的法向找正机构（28），根据法向找正机构（28）测量结果对机器人位姿进行微调，末端执行器（2）柔性压紧机构（26）与待加工区域周围压紧，提供加工过程中的预紧力，并锁死机器人关节。