發(fā)布時間：2017-08-16 02:03

  本文關鍵詞：拋磨機器人力反饋裝置設計與實驗研究

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【摘要】：工業(yè)機器人是目前工業(yè)自動化中最常用的機器人,對生產條件和生產環(huán)境的適應性具有很強的靈活性。它能夠代替人類進行繁重的重復性勞動,將人從惡劣的工作環(huán)境中解放出來。越來越多的傳統(tǒng)制造業(yè)開始逐漸利用工業(yè)機器人進行產業(yè)的自動化升級,生產環(huán)境臟、亂、差的磨削拋光產業(yè)尤其如此。目前對于比較復雜的曲面零件磨削拋光,如何提高加工精度和生產效率,是阻礙工業(yè)機器人在此行業(yè)應用普及的主要問題。本文針對普通工業(yè)機器人在拋磨過程剛性過大等問題,提出在機器人末端增加力反饋裝置的解決方法。本文集成氣壓驅動、伺服控制、機械傳動等,設計了適用于工業(yè)機器人磨削拋光作業(yè)的末端力反饋裝置,并建立機、電、氣混合控制模型,依據拋磨系統(tǒng)實際需求,設計其控制系統(tǒng),進行誤差修正后標定了該裝置的各方面性能,根據簡單的拋磨軌跡進行試驗,測試其動態(tài)性能效果,并將其應用在航空發(fā)動機葉片的拋磨實驗當中,驗證裝置的實用性。論文主要研究內容如下:1)面向拋磨工業(yè)機器人應用的力反饋裝置設計。為了解決在磨削與拋光作業(yè)中,工業(yè)機器人的末端柔順性問題,根據現有的原理思想,和預計的裝置性能指標,選擇相應的元器件(包括空氣彈簧/氣缸、電氣比例閥、位移傳感器等),并根據所選擇的元件設計相應的結構并分析,完成裝置的結構搭建,并利用有限元對部分零件進行校核驗證。2)拋磨力反饋裝置機、電、氣混合控制系統(tǒng)建模與控制方法研究。根據推導的電氣比例閥流量方程、氣缸質量流量連續(xù)性方程及系統(tǒng)的力平衡方程等建立力反饋裝置的總模型,并根據得到的總模型設計力反饋裝置的控制系統(tǒng),確定參數后進行仿真試驗,設計了控制系統(tǒng)的操作界面。3)力反饋裝置實驗方法研究。通過定量測試實驗和簡單的拋磨軌跡作業(yè)進行實驗來驗證本課題設計的力反饋裝置及提出的力反饋控制模型的可行性,并應用到具體葉片拋磨實驗來證明裝置的實用性。定量測試實驗是建立力輸入、輸出測試實驗臺,通過對輸入力與輸出力的跟隨模型,來評估力反饋裝置的跟蹤精度、反應時間、最小分辨力等參數。通過結合工業(yè)機器人進行簡單的拋磨軌跡實驗,驗證動態(tài)情況下裝置的力控性能,最后結合了力反饋裝置對葉片進行拋光實驗,并對比有無裝置情況下葉片拋光的質量與效率,驗證裝置在工業(yè)應用中的可行性。
【關鍵詞】：力反饋裝置 工業(yè)機器人 磨削拋光 電氣比例閥
【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242.2;TG580.692
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-24
• 1.1 研究背景與意義11-12
• 1.2 國內外研究現狀12-22
• 1.2.1 拋磨作業(yè)的研究現狀12-16
• 1.2.2 機器人拋磨作業(yè)中力反饋技術的研究現狀16-21
• 1.2.3 國內外研究現狀分析21-22
• 1.3 本文課題來源與主要研究內容22-24
• 1.3.1 本課題來源22
• 1.3.2 本文主要研究內容22-24
• 第二章 面向拋磨工業(yè)機器人應用的力反饋裝置設計24-34
• 2.1 引言24
• 2.2 設計原理與性能指標24-25
• 2.2.1 設計原理24-25
• 2.2.2 性能指標25
• 2.3 關鍵元器件選擇25-27
• 2.3.1 氣缸26
• 2.3.2 電氣比例閥26
• 2.3.3 位移傳感器26
• 2.3.4 力傳感器26-27
• 2.4 結構設計與分析27-32
• 2.4.1 力反饋裝置的結構設計28-29
• 2.4.2 裝置強度校核29-32
• 2.5 本章小結32-34
• 第三章 力反饋裝置的機電氣混合控制系統(tǒng)建模與設計34-46
• 3.1 引言34
• 3.2 模型推導34-40
• 3.2.1 氣動動力機構建模34-35
• 3.2.2 電氣比例閥流量方程35-36
• 3.2.3 比例閥的連接氣管模型36-37
• 3.2.4 閥控缸系統(tǒng)的總模型37-40
• 3.3 控制系統(tǒng)仿真40-41
• 3.3.1 本裝置系統(tǒng)的數學模型40-41
• 3.3.2 仿真分析41
• 3.4 控制系統(tǒng)的設計41-45
• 3.4.1 控制系統(tǒng)的原理42-43
• 3.4.2 控制系統(tǒng)電路及人機界面的設計43-45
• 3.5 本章小結45-46
• 第四章 力反饋裝置的性能測試及應用實驗46-66
• 4.1 引言46
• 4.2 樣機的裝配與實驗平臺的搭建46-48
• 4.3 力反饋裝置的性能測試實驗48-54
• 4.3.1 控制量的檢測與誤差修正48-51
• 4.3.2 性能參數的測試51-52
• 4.3.3 動態(tài)作業(yè)下的裝置性能測試52-53
• 4.3.4 性能測試總結53-54
• 4.4 基于力反饋裝置的葉片拋磨實驗研究54-64
• 4.4.1 機器人編程方法的選擇54-55
• 4.4.2 基于力反饋裝置的葉片拋磨路徑規(guī)劃55-63
• 4.4.3 樣機的具體應用實例-葉片拋磨63-64
• 4.6 本章小結64-66
• 第五章 總結與展望66-68
• 參考文獻68-73
• 攻讀學位期間本人出版或公開發(fā)表的論著、論文73-74
• 致謝74-75

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本文編號：680896