拋光機(jī)器人末端氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接觸力控制.pdf

1、工業(yè)流水作業(yè)生產(chǎn)線的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，一方面是解放和發(fā)展生產(chǎn)力的必然要求；另一方面，這也是對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化工業(yè)產(chǎn)品的品質(zhì)要求的逐步提高所帶來(lái)的實(shí)際需要。在其中一類工業(yè)生產(chǎn)流程中，需要對(duì)工件進(jìn)行最后的表面處理，如去毛刺、打磨、拋光甚至是精密研磨。在這類工序的去人工化實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的過(guò)程中，工業(yè)界目前采取的普遍做法是引入工業(yè)機(jī)器人作業(yè)來(lái)替代目前的人工操作。在拋光打磨工序過(guò)程中，工具的拋光質(zhì)量不僅直接受到拋光工具與被拋光工件的相對(duì)位置和運(yùn)動(dòng)方式的影響，

2、還受到的是接觸表面相對(duì)作用力大小的影響。這其中涉及到一個(gè)廣受關(guān)注同時(shí)也是極具挑戰(zhàn)的研究領(lǐng)域，機(jī)器人與環(huán)境的交互控制。這里面對(duì)機(jī)器人的位置控制提出了很高的精度要求，同時(shí)也對(duì)機(jī)器人根據(jù)環(huán)境變化來(lái)調(diào)整末端位置的能力提出了很高的要求。鑒于接觸力對(duì)拋光效果的至關(guān)重要影響，在本課題探討了關(guān)于接觸控制的相關(guān)問(wèn)題，同時(shí)對(duì)不同控制策略來(lái)實(shí)現(xiàn)柔性接觸控制的途徑和效果進(jìn)行了分析。本課題設(shè)計(jì)的系統(tǒng)旨在對(duì)機(jī)器人末端的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，在不對(duì)機(jī)器人本體進(jìn)行改造

3、的前提下，來(lái)幫助機(jī)器人實(shí)現(xiàn)與環(huán)境接觸力的柔性接觸控制。
　　首先本文對(duì)課題的研究背景及意義進(jìn)行了說(shuō)明。接著簡(jiǎn)要綜述了相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。在對(duì)構(gòu)成氣動(dòng)系統(tǒng)中的主要成分，氣動(dòng)方向比例閥和氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)（氣缸）進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析建模后，建立了存在實(shí)際系統(tǒng)中的摩擦模型。在有了這些基礎(chǔ)準(zhǔn)備之后，展開(kāi)了針對(duì)一系列不同控制方法的探討。首先我們忽略了摩擦，將被控對(duì)象線性化，用線性系統(tǒng)的方式構(gòu)建系統(tǒng)開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)，利用選定的參數(shù)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了初步的分析

4、。緊接著，介紹了一種基于控制末速度來(lái)達(dá)到開(kāi)環(huán)接觸力控制的間接力控制方法。在間接接觸力控制的方向上，本文繼續(xù)介紹了經(jīng)典的阻抗控制和對(duì)執(zhí)行器輸出壓力控制，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)接觸力的閉環(huán)間接力控制方法。這些方法在一定程度上能夠較好地解決接觸力大小的初步控制，滿足一定的需求并且容易實(shí)施，但是我們也注意到該類方法也依賴于對(duì)接觸環(huán)境信息的全面了解。鑒于在機(jī)械系統(tǒng)中，摩擦和負(fù)載常常最可能成為具有不確定性的環(huán)節(jié)，在研究具有不確定性或被控對(duì)象參數(shù)緩慢變化的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)