基于柔順控制的復(fù)雜曲面機器人自動拋磨技術(shù)研究.pdf

1、近年來，隨著制造業(yè)的發(fā)展，人們越來越注重提高產(chǎn)品各方面的性能以及延長產(chǎn)品的使用壽命。在大部分產(chǎn)品中，復(fù)雜曲面零件拋磨質(zhì)量的好壞直接影響著產(chǎn)品的使用性能、穩(wěn)定性和壽命。但是，目前國內(nèi)對于復(fù)雜曲面零件的拋磨加工，大部分仍然延續(xù)著以傳統(tǒng)的手工拋磨方式為主。手工拋磨無法保證拋磨過程中型面去除加工的柔順性與一致性，而且效率很低，廢品率高，難以提高拋磨加工質(zhì)量。隨著工業(yè)機器人的飛速發(fā)展，國內(nèi)外學(xué)者為解決手工操作的弊端，將工業(yè)機器人應(yīng)用到復(fù)雜曲面工件

2、的自動化加工中，并對此作了大量研究。本課題以航空葉片型面拋磨加工為主要研究對象，搭建了基于柔順控制的復(fù)雜曲面機器人自動化拋磨裝備，并進行了拋磨加工工藝研究與試驗驗證。主要研究內(nèi)容如下：
　　（1）復(fù)雜曲面機器人自動拋磨加工平臺的搭建。利用KUKA KR30-3工業(yè)機器人、機器人控制器、計算機、ATI六維力/力矩傳感器、砂帶磨床等共同搭建了機器人自動化拋磨平臺。
　?。?）拋磨加工模型的建立與分析。基于 Preston去除理論

3、，建立了材料去除模型并進行了理論研究，分析了加工去除與主要工藝參數(shù)（如拋磨壓力、磨削速度與駐留時間等）的影響關(guān)系；利用MATLAB軟件和ANSYS有限元分析軟件對模型進行了仿真分析，比對兩種分析結(jié)果，驗證了建立模型的一致性。
　　（3）拋磨加工柔順性控制的研究與實現(xiàn)。通過力傳感器在線檢測拋磨力，選用合適的力控制策略，控制機器人的位姿，調(diào)整工件與砂帶間的接觸，實現(xiàn)主動控制拋磨力，保證較恒定的研拋壓力進行去除加工，實現(xiàn)主動柔順性。結(jié)合

4、加工工件曲率的變化，選用合理的分區(qū)與加工進給量，順應(yīng)復(fù)雜曲面工件表面曲率的不斷變化，實現(xiàn)了自動拋磨過程中的被動柔順性。
　　（4）軌跡規(guī)劃與離線編程的實現(xiàn)。針對航空葉片工件的幾何型面特點，對拋磨加工區(qū)域進行了合理分區(qū)，采用等截面方法（截面與被加工曲面相交生成軌跡線）生成拋磨軌跡，并獲得了離散的曲面拋磨的加工位置矢量點。完成了機器人自動拋磨平臺機構(gòu)模型和運動模型的建立，通過變換矩陣的推導(dǎo)，對矢量點進行了反求計算，將末端執(zhí)行關(guān)節(jié)的運動