机器人磨抛力主动柔顺控制研究进展

针对机器人磨抛过程中的力控制问题,本文总结了目前机器人磨抛力的监测方法,介绍和分析了主动柔顺控制技术中的两大经典力控制理论,并阐述了基于神经网络、模糊跟踪、PID等智能磨抛力控制策略的研究,提出了机器人磨抛力控制的关键性问题,对多维传感器解耦与融合检测技术、主-被动柔顺控制技术、机器视觉磨抛环境检测技术等进行展望,为未来机器人磨抛技术的研究提供了一定的指导。

模具抛光机器人柔性终端执行器设计与分析

抛光是提升汽车模具表面质量的一道重要工序,目前主要采用传统的方法手工完成,生产效力低,且容易出现人为误差。因此基于机器人的自动化抛光技术备受广泛关注,而柔性终端执行器是抛光机器人系统的关键部件,直接影响抛光效果。根据汽车模具的抛光特征,设计了基于弹簧的柔性终端执行器,建立了机器人柔性抛光系统的虚拟样机,并利用adams对其进行了仿真分析。结果表明:该机器人柔性抛光系统满足汽车模具表面抛光要求,能自适应跟踪打磨轨迹,有效补偿油石的损耗量,避免了"过抛光"和"少抛光"的问题。

主动柔顺抛磨力在协作机器人的控制方法

提出了一种基于主动柔顺的机器人抛磨力控制方法,该力反馈末端执行器将被安装到ur协作机器人末端法兰的集成单元中。基于主动柔性装置的力/位混合控制策略,提出了抛磨系统控制装置控制机器人的位置并控制位置控制。通过集成一个力传感器,测量抛磨力并反馈给控制器,根据抛磨的预先计划要求对其进行调节。协作机器人末端执行器具有抛磨头,机器人控制器的力控算法操作抛磨头,从而实现恒力抛磨,以提供抛磨工具的柔度。在建模分析之后,使用复合非线性反馈控制算法来改善协作机器人本体的力控动态瞬时反映效果。经过实验表明,基于主动柔顺的机器人抛磨力控制算法可以有效的跟踪和补偿力和位置数据,具有较好的减振效果和显著的力跟踪效果。

基于快速终端滑模的机器人柔顺磨抛阻抗控制

为提高磨抛机器人在未知干扰和建模不确定性下的动态柔顺性能,实现高精度的自动磨抛,提出了一种主动柔顺模糊自适应变阻抗控制方法。以阻抗控制为基础,引入快速终端滑模进行运动控制,以提升控制系统鲁棒性与响应速度,基于指数趋近率,采用连续的双曲正切函数代替符号函数建立带有抑制抖振功能的控制律;在此基础上,采用模糊控制调节阻抗参数来提高系统响应时间和减少超调量,设计了模糊自适应变阻抗模块,定义了模糊规则。通过李雅普诺夫函数验证了控制器稳定性。进行了Simulink仿真对比实验,结果表明,相较于PID,所提方法在响应速度方面提高了37.2%,超调量降低了20.5%,累计误差方面也有明显改善,有利于提高磨抛表面的一致性和磨抛精度。

机器人磨抛力柔顺控制研究进展

低成本、高灵巧度机器人在磨抛领域中的应用越来越广,而对机器人磨抛力的柔顺控制是降低工件表面粗糙度、获得高形状精度和表面完整性的关键。综述了国内外学者在机器人磨抛力主动柔顺控制策略、被动柔顺控制装置、主被动柔顺控制方法等方面的主要研究成果,分析了各种典型控制方法的原理及实现过程,比较了各方法的优缺点,并指出了目前研究存在的问题。最后总结了关键技术难点并展望了发展趋势。

基于阻抗模型的工业机器人磨抛柔顺控制

以型面尺寸精度与表面质量控制为目标的航空发动机叶片磨抛加工是叶片制造过程中的关键技术和难题。基于机器人磨抛执行器系统结构,文中采用基于位置的阻抗控制策略建立了磨抛执行器的柔顺控制系统,采用李雅普诺夫法分析机器人磨抛执行器的系统稳定性,实现了叶片磨抛加工过程中磨抛力的柔顺控制。实验结果表明,该方法能有效提高叶片表面磨抛加工质量。

磨抛机器人末端柔性并联结构设计与研究

针对粉煤光片磨抛过程,提出了一种柔性并联末端执行器结构。利用双作用气缸作为并联支链的柔性驱动元件,实现对磨抛机器人末端的主动柔性控制;利用ADAMS对不同工况的磨抛过程进行柔性仿真分析,实现了对粉煤光片磨抛过程的主动柔性跟随;搭建磨抛机器人实验平台,对粉煤光片进行磨抛实验。结果表明:磨抛后的粉煤光片经显微检测均为合格品,磨抛质量和效率较人工操作显著提高,自动磨抛速度比手工磨抛速度平均提高2.65倍,验证了结构设计及仿真分析的可行性,具有实际应用价值。

大型风电叶片多机器人协同磨抛系统的设计与研究

本文以大型风电叶片智能磨抛系统的研制为目标,提出多种叶片磨抛的硬件方案设计,并对其优缺点进行比较,最终选择机器人水平移动和叶片翻转相结合的风电叶片机器人磨抛系统作为设计方案;以控制磨抛机器人协同完成叶片表面95%的有效磨抛面积为目标,提出了基于视觉定位与距离/力传感信息融合的打磨机器人控制方式以及基于三维重构与主动/被动柔顺控制相结合的机器人控制方式。同时,本文基于叶片的三维重构模型,采用Robotstudio软件完成了打磨区域规划及打磨机器人轨迹规划;基于多机器人磨抛系统集成技术,实现了叶片的高质量、高效率磨抛目标,并提出多机器人协同的叶片智能磨抛系统的控制方法,建立标准化风电叶片打磨系统,开展风电叶片多机器人协同智能磨抛系统的推广和示范应用。

基于工业机器人的复杂曲面磨抛关键技术综述

磨抛加工是提升零件表面质量和精度的重要方法之一。基于工业机器人系统的复杂曲面磨抛技术正逐渐成熟,凭借灵活、占地小、精度高、成本低等优势正逐渐取代人工磨抛和数控机床磨抛成为主流。通过分析基于工业机器人的磨抛加工原理,引出影响机器人磨抛加工精度效果的关键问题:磨抛加工轨迹的规划精度和力控制精度,前者关注加工效率和精度之间的平衡,后者则更侧重于加工的精度和一致性;从这两个方面出发,总结机器人磨抛系统加工轨迹规划方法和柔顺力控制策略的研究目的、特点和成果进展。机器人磨抛系统加工轨迹规划以应用与改进传统数控机床磨抛中常用的加工路径规划方法为主,出现了少量根据机器人特性提出的加工路径规划方法;磨抛柔顺力控制技术出现了被动柔顺、主动(阻抗控制、力/位混合控制)及智能控制等策略,对比分析了各方法原理、研究应用情况和优劣;并提出了未来可能的发展方向。为该领域的研究者提供指引。

基于被动柔顺的机器人抛磨力/位混合控制方法

为了实现抛磨系统机器人末端的位置控制和接触力控制,提出一种基于被动柔顺装置的机器人抛磨系统力/位混合控制策略.在机器人末端安装一个柔顺装置实现对工具末端力控制和位置控制的解耦.柔顺装置一端安装于机器人末端,另一端连接抛磨工具.机器人控制器控制机器人末端位姿,间接对工具末端位姿进行控制和补偿,柔顺装置控制器直接控制工具与工件的接触力.经过建模分析,采用非线性PD(比例-微分)控制提高了柔顺装置的动态调节性能.仿真结果证明该方法可以对目标轨迹进行跟踪与补偿,并实现期望力的快速调节.非线性PD控制将柔顺装置受干扰后恢复稳定的调节时间由220 ms提高到60 ms.实验进一步验证了仿真结果,并通过对航空叶片进行打磨与抛光获得了良好的表面质量.结果表明提出的控制方法是切实可行的.

复杂叶片机器人磨抛加工工艺技术研究进展

针对航空、航天、能源等国家战略领域复杂叶片高效高品质加工重大需求,对近年来以工业机器人为装备执行体的机器人磨抛加工技术的研究进展进行了综述。具体围绕叶片机器人磨抛中涉及的加工系统精确标定、测量点云高效匹配、加工轨迹自适应规划,以及柔顺力精密控制等关键工艺技术,系统而全面地分析了国内外已公开发表的相关文献,并以典型的汽轮机叶片和发动机叶片为例,阐述了叶片机器人磨抛工程应用效果。最后从叶片特殊部位一体化加工、磨抛加工颤振抑制、磨抛表面完整性控制、叶片增减材混合加工等方面对该领域未来研究方向进行了展望。