基于多維力傳感器的機(jī)器人葉片磨拋力控制技術(shù)研究.pdf

1、隨著制造業(yè)的高速發(fā)展，人們對于航空葉片等復(fù)雜型面的工件磨拋的需求不斷增加，精度要求也不斷提高。傳統(tǒng)的手工磨拋費(fèi)時費(fèi)力，而且成品率低；機(jī)床磨拋的工作空間小，加工柔性差而且設(shè)備過于昂貴。于是工業(yè)機(jī)器人的曲面磨拋得到了廣泛關(guān)注，而影響機(jī)器人磨拋加工精度和均一性的很大因素又來自于機(jī)器人能否實(shí)現(xiàn)對接觸力的有效控制。因此，本文在多維力傳感器的基礎(chǔ)上，開展了機(jī)器人的力控制磨拋加工研究。
　　論文介紹了機(jī)器人葉片磨拋系統(tǒng)的組成單元及加工流程，并對

2、力控制需求進(jìn)行了分析，確定了機(jī)器人阻抗控制+遺傳算法參數(shù)優(yōu)化的控制策略。其次，針對力傳感器的信號采集處理系統(tǒng)，通過信號濾波消除了外界噪聲對測量值的干擾，使力信號更加穩(wěn)定；通過靜態(tài)標(biāo)定獲得原始信號向力/力矩信號轉(zhuǎn)換的關(guān)系；通過機(jī)器人特殊位置下力信號的變化發(fā)現(xiàn)了力傳感器零點(diǎn)漂移的規(guī)律，并提出了機(jī)器人在任意姿態(tài)下的實(shí)時重力/重力矩補(bǔ)償算法，實(shí)現(xiàn)了力傳感器信號向目標(biāo)力的轉(zhuǎn)移。隨后，介紹了機(jī)器人砂帶磨拋的基本原理并對工件進(jìn)行了磨拋力分析；提出了機(jī)

3、器人阻抗控制的理論模型并計算了控制系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)參數(shù)；為提高力跟蹤的準(zhǔn)確性及快速響應(yīng)性能，提出了對阻抗控制參數(shù)進(jìn)行遺傳算法優(yōu)化的計算方法，確定了雙目標(biāo)優(yōu)化的適應(yīng)度函數(shù)并詳細(xì)介紹了遺傳算法擇優(yōu)的計算過程。
　　在機(jī)器人葉片磨拋平臺上進(jìn)行了力傳感器的零點(diǎn)漂移補(bǔ)償及實(shí)時重力補(bǔ)償?shù)膶?shí)驗(yàn)驗(yàn)證，證明了補(bǔ)償算法的有效性；開展了阻抗控制的單點(diǎn)力響應(yīng)實(shí)驗(yàn)、遺傳算法參數(shù)優(yōu)化后的連續(xù)軌跡力跟蹤實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果對比了有無阻抗控制、有無遺傳算法優(yōu)化的相關(guān)差異