基于力控制的机器人研抛工艺研究

研究以KUKA 30-3机器人为实验平台,基于力控制技术研究自由曲面有机玻璃的机器人自动化研抛加工工艺。理论研究分析可知,研抛工具与工件之间的接触压力是影响有机玻璃研抛表面质量的重要因素,而基于力控制的机器人能够模仿工人的研抛操作,使研抛工具与工件表面之间保持恒定的接触压力,有效地保证了研抛质量。研究以有机玻璃为实验对象,通过实验对比了加力控制与不加力控制下,不同的研抛接触压力对加工表面质量的影响。实验结果表明,加入力控制技术的机器人研抛加工不仅能够提高研抛表面质量(表面粗糙度和表面三维形貌),同时还可以提高加工效率,保证产品质量的一致性。     

机器人自动研抛系统平台搭建及重力补偿研究

为进行复杂曲面工件的柔顺研抛加工,自行搭建了机器人自动研抛系统平台,系统的关键技术之一是实现ATI六维力/力矩传感器和PC机的在线研抛力控制。通过对传感器测量值进行受力分析,提出研抛工具和连接件的重力补偿算法,用于消除加工过程中重力产生的干扰。采取基于位置内环的力外环柔顺控制策略,以45钢曲面工件作为加工对象进行研抛实验。实验结果表明,研抛力在一定范围内保持相对恒定,研抛曲面加工质量稳定,证明了该机器人自动研抛系统平台的可行性,良好地实现了机器人的自动化研抛加工。     

研抛加工机械加载力系统的设计与研究

为解决研抛加工机械加载力的变化曲线与压力采集等问题,对研抛过程中影响抛光效果的压力大小等主要因素和各种压力加载方法等方面进行了研究。从机械结构和控制软硬件两方面展开了研究,采用了一种基于PCI-1240U运动控制卡以及USB总线的技术,设计了压力加载控制系统;控制软件方面采用Lab VIEW设计了人机交互界面,利用压力加载试验台对实现加载力变化曲线和压力采集进行了测试。研究结果表明:该系统能实时监测加载系统的压力参数,能够实现不同的压力加载变化曲线功能;系统故障断路响应迅速、可靠性高,从而能在保证工件质量的基础上,提高平面研抛的加工效率。     

复杂曲面机器人自动化研抛加工试验

为提高复杂曲面工件光整加工的效率和表面质量,搭建了以KUKA 30-3机器人为基体的自动化研抛平台并对复杂曲面工件进行了研抛加工试验。基于机器人工具坐标测量原理,针对本试验工件进行刀具坐标测量,利用CAD/CAM进行轨迹规划,采用一定倾角的弹性抛光盘进行研抛加工。试验结果表明,采用"XYZ-4点"方法确定刀具坐标系原点和采用ABC世界坐标法确定刀具坐标系姿态,实现了加工过程中研抛刀具沿研抛轨迹的精确走刀。CAD/CAM轨迹与姿态规划的自动生成代替了传统复杂、费时的示教方法,实现了加工过程的主动柔顺性,而弹性抛光盘的采用实现了被动柔顺性。采用该试验平台和方法实现了复杂曲面工件自动、高效、低成本的研抛加工。     

非球面精密数控研抛中研抛力的控制

提出了一种基于磁流变力矩伺服装置(MRT)的研抛力控制方法来控制非球面数控研抛系统中的研抛力以实现恒压力研抛.研究了该方法的原理、模型、影响因素并研发了相应的实验研究系统.阐述了基于磁流变力矩伺服装置的研抛力控制原理;应用Preston方程分析了恒压力控制的重要性并基于Hertz理论建立了研抛压力模型,进而建立了研抛力...     

机器人柔性砂带磨削加工力控制研究与应用

为了实现柔性加工复杂曲面工件,设计了一种机器人柔性砂带磨削力控制系统。该系统不仅可以兼顾灵活变换机器人的位姿,而且又根据砂带磨抛机加工效率高的特点,比传统磨床更具柔性,更能适应加工复杂曲面工件。磨抛机既能使砂带柔性张紧和快速地调偏,还能实现被动力控制。机器人末端通过安装的六维力传感器,实现机器人的主动力控制。将这两种力控制技术有效结合起来,组成了机器人柔性砂带磨削力控制系统,能够更好地实现磨削过程中的磨削力控制。最后,该机器人柔性磨削力控制系统对钛合金试块和航空复杂曲面叶片进行加工实验,结果都表明工件的表面加工一致性好,而且其表面质量完全满足加工工艺要求,证明了该机器人柔性砂带磨削加工力控制系统的实用性和有效性。     

基于力控制的机器人磨抛定量去除研究

为了实现航空发动机用喉道调节片热障陶瓷涂层定量均匀去除加工,进行了基于力控制的机器人磨抛加工研究。进行了重力补偿算法分析,消除了磨抛加工过程中磨抛工具重力对磨抛力的影响;提出了一种磨抛力模糊PID控制算法,利用MATLAB软件对力控模型进行了仿真分析,并进行了实际的磨抛定量去除加工实验。结果表明:重力补偿可以消除磨抛工具重力对磨抛力感知的影响,精确得到了磨抛力的测量;采用模糊PID控制算法能够良好地满足了加工过程中对磨抛力的控制要求,实现了机器人自动磨抛定量均匀去除加工。     

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...     

机器人变抛磨头抛磨系统搭建及其实验研究

为了实现复杂曲面类零件一次性、完整性抛磨加工的理念,设计搭建了基于工业机器人的变抛磨头抛磨系统,其中包括抛磨平台的结构设计、静力学分析、模态分析、控制方案设计、测力模块的设计以及传感器与上位机之间通讯方案的设计;然后基于阻抗控制算法构建了工业机器人与抛磨平台间的柔顺联动控制策略。经实验验证,抛磨平台具有较高的定位精度和重复定位精度,且抛磨平台与工业机器人配合加工时无碰撞与干涉发生,选用航空发动机叶片进行抛磨加工实验后未发现加工盲区的存在,为复杂曲面类零件一次性、完整性抛磨加工奠定了基础。     

研抛加工机械加载力系统的设计与研究北大核心

为解决研抛加工机械加载力的变化曲线与压力采集等问题,对研抛过程中影响抛光效果的压力大小等主要因素和各种压力加载方法等方面进行了研究。从机械结构和控制软硬件两方面展开了研究,采用了一种基于PCI-1240U运动控制卡以及USB总线的技术,设计了压力加载控制系统;控制软件方面采用Lab VIEW设计了人机交互界面,利用压力加载试验台对实现加载力变化曲线和压力采集进行了测试。研究结果表明:该系统能实时监测加载系统的压力参数,能够实现不同的压力加载变化曲线功能;系统故障断路响应迅速、可靠性高,从而能在保证工件质量的基础上,提高平面研抛的加工效率。     

机器人超声研抛自由曲面的精加工系统

论述自由曲面精密加工领域内机器人的应用背景,介绍机器人超声弹性研抛系统的构成及工作原理,建立面向自由曲面的机器人加工系统的控制模型,实验证实该系统方案的可行性和技术的先进性。     

非球面数控气囊研抛力/位解耦控制

针对非球面研抛过程中的力/位耦合问题,本文通过磁流变液力矩伺服控制装置进行力的控制,由数控车床完成位置及速度等工艺参数的控制,实现了力/位解耦,从而提高了研抛的精度。根据Preston研抛控制机理,建立了力控制的实现模型,在确定了研抛过程的工艺参数后,进行了研抛实验研究。通过计算椭球面研抛过程的驻留时间,进而确定了不同位置的时间与研抛力的对应关系,通过控制磁流变液力矩伺服装置的电流输出得到相应的研抛控制力,使其与数控机床给定的进给速度及位置进行匹配。实验结果表明:通过驻留时间进行力控制的方法可以实现高效率研抛加工中力的控制。     

微小研抛机器人开放式控制系统研究

提出在大型模具曲面上进行自主研抛作业的微小机器人的运行特征,建立了一种基于PMAC和PC的双CPU开放式控制系统.通过对伺服运动、研抛执行和传感定位子系统的分析,全面介绍了系统体系结构和控制策略,运动实验结果表明了系统的可行性.该微小研抛机器人控制系统的设计符合实用要求,具有一定应用价值.     

有机玻璃研抛机器人自动化工艺研究

以力和位置混合控制的机器人自动化研抛系统为实验平台,研究有机玻璃(Polymethylmethacrylate简写PMMA)的研磨抛光工艺。分析了单个磨粒的磨削材料的去除机理,以弹塑性力学理论、Preston磨削理论为基础建立了有机玻璃的机器人端面研抛去除函数模型;然后通过研磨抛光实验,研究了主要研抛加工参数(如研抛压力、研抛工具转速、机器人进给速度、循环加工次数等)对工件表面材料去除厚度的影响规律,并在单因素试验的基础上对研抛加工参数进行了初步的参数优化,经过优化后的加工参数加工出的有机玻璃样件表面几乎无微小变形和光学畸变,满足了实际加工工艺要求。     

基于柔性生产线的数字化工厂系统搭建

在现有设备和柔性生产线的基础上,搭建拥有技术前瞻性和先进性的数字化工厂,结合智能制造分中心技术研究和产业化推广的特点,对内用于行业技术研究和教学实践,对外作为研究成果展示和推广的窗口.数字化工厂一方面可采集车间的生产过程数据,另一方面可实现对车间人、机、料、法、环等全面生产要素的监控和信息发布.     

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。     

带式振动研抛加工磁盘表面

计算机硬磁盘涂层表面的精密加工,是磁盘工艺的重要组成部分。随着磁盘存储容量的增加,要求磁盘涂层表面的粗糙度Ra为0.015～0.025μm,表面最大凸出高度R_(max)为0.2～0.25μm。一、磁盘涂层表面精密加工概况近年来国内一些磁盘研制单位,一般采用呢绒、毛毡、绸布等软材料抛光磁盘涂层表面,如图1、2、3所示。这三种抛光方式的缺点是:1)加工后的盘片     

基于卡尔曼滤波的机器人力控制

为解决机器人在打磨、装配等复杂作业环境下,其末端力传感器获取到的机器人本体与作业环境间的接触力信号存在干扰噪声影响的问题,设计了基于卡尔曼滤波的机器人力控制模型.通过搭建力控制模块,对比经典阻抗控制与基于卡尔曼滤波的机器人力控制下的接触力跟踪效果,分别搭建平面轨迹跟踪与曲面轨迹跟踪机器人可视化平台.经仿真验证发现,两种...     

大型曲面自适应研抛机器人运动学仿真

为了提高加工效率,提出了一种安装盘状工具在大型曲面上进行自适应研抛加工的机器人,可以在行进中进行作业.在分析了大型曲面的特征,针对盘状工具多点切触加工的特点,确定了机器人的技术构成.通过Pro/Engineer软件建立了研抛机器人的虚拟模型,研究了自适应研抛机器人和加工系统的运动学并建立了数学模型,应用Adams和Matlab软件对研抛机器人的自适应性和整机运动性能进行了联合仿真.仿真结果表明研抛机器人及其工具系统具有良好的动态性能,为研抛机器人系统的设计、制造和控制提供参考依据.     

机器人集成柔性加工系统及精益生产

机器人在工业生产领域的应用日趋广泛,和计算机、网络、移动通信技术一样,正在日益改变着人类的生产和生活方式。充分发挥机器人在工业生产中的有效作用,最终可以为员工从简单劳动向智力劳动（监控或编程等工作）的转移创造条件,从而提高员工的能动性。