【摘要】：機器人的發(fā)展和應用水平體現著國家工業(yè)發(fā)展水平,也是國家先進技術實力的體現。隨著機器人技術的不斷提升與飛速發(fā)展,傳統(tǒng)人工磨削及拋光制造工藝面臨更新換代的挑戰(zhàn),工業(yè)機器人自動化磨削控制技術成為了當前研究熱點。本文針對機器人磨削系統(tǒng)的工作特點與精度要求,構建一套控制技術方案,針對離線磨削軌跡規(guī)劃、力/位混合控制等關鍵技術展開深入研究,論文主要研究內容如下:(1)介紹了機器人磨削系統(tǒng)組成及整體工作流程,分析了系統(tǒng)關鍵硬件,闡述了機器人系統(tǒng)及技術指標,研究了機器人力覺系統(tǒng)及交互原理。(2)研究了基于機器人運動關節(jié)組合的最優(yōu)軌跡規(guī)劃方法,介紹了離線磨削軌跡規(guī)劃流程,通過數學建模,分析了環(huán)切法和行切法特點,比較得出了較優(yōu)機器人運動關節(jié)組合數,分析了不等接觸力和臨界重疊區(qū),選出了最佳臨界重疊方案。耦合機器人運動路徑,建立了外部TCP坐標系,獲取了磨削姿態(tài),解析了磨削指令,通過仿真模擬并驗證軌跡規(guī)劃方法可行性。(3)分析了磨削工藝對質量的影響,提出了控制需求,構建了系統(tǒng)整體控制方案,分析了硬件組態(tài)及軟件框架,提煉了控制方案關鍵技術,啟用了機器人中斷機制,設計了傳感器低通濾波方案,著重研究了力/位混合控制技術,包括重力補償算法、基于最小二乘法的力/位混合控制算法和位移法向偏置算法。(4)搭建了試驗現場,規(guī)劃了試驗樣件臨界重疊區(qū),得出了正交行切法軌跡,驗證了控制方案可行性,包括上位機軟件控制可行性和機器人中斷響應實時性,在規(guī)劃的離線軌跡基礎上實施力/位混合控制技術,分析了力/位控制精度,初步驗證了機器人磨削控制特性和整體方案。
[Abstract]:The development and application level of robot reflects the level of national industrial development and the national advanced technical strength. With the continuous improvement and rapid development of robot technology, the traditional manual grinding and polishing manufacturing technology is faced with the challenge of upgrading, and the automatic grinding control technology of industrial robot has become a research hotspot. According to the working characteristics and precision requirements of the robot grinding system, this paper constructs a set of control technology scheme, and makes a deep research on the key technologies, such as off-line grinding trajectory planning, force / bit hybrid control and so on. The main contents of this paper are as follows: (1) the composition and the whole work flow of the robot grinding system are introduced, the key hardware of the system is analyzed, and the robot system and its technical index are expounded. The robot force sensing system and interaction principle are studied. (2) the optimal trajectory planning method based on robot motion joint combination is studied, and the off-line grinding trajectory planning flow is introduced. Through mathematical modeling, the characteristics of ring cutting method and line cutting method are analyzed. The optimal kinematic joint combination number is obtained, the unequal contact force and critical overlap region are analyzed, and the optimal critical overlap scheme is selected. Coupled with the robot's motion path, the external TCP coordinate system is established, the grinding attitude is obtained, the grinding instruction is analyzed, and the feasibility of the trajectory planning method is verified by simulation. (3) the influence of grinding technology on the quality is analyzed. The control requirements are put forward, the overall control scheme of the system is constructed, the hardware configuration and software framework are analyzed, the key technologies of the control scheme are refined, the robot interrupt mechanism is enabled, and the low-pass filtering scheme of the sensor is designed. The hybrid force / bit control technology, including gravity compensation algorithm, force / bit hybrid control algorithm based on least square method and displacement normal bias algorithm, are studied emphatically. (4) the test site is built and the critical overlap region of the test sample is planned. The forward intersection cutting trajectory is obtained, and the feasibility of the control scheme is verified, including the feasibility of the software control of the upper computer and the real-time response of the robot interrupt. The force / bit hybrid control technology is implemented on the basis of the planned off-line trajectory. The precision of force / bit control is analyzed and the control characteristics and overall scheme of robot grinding are preliminarily verified.
【學位授予單位】：南京航空航天大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG580.6;TP242

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