未知環(huán)境的機器人輔助氣囊拋光研究.pdf

1、為了實現機器人輔助氣囊拋光系統(tǒng)能夠自動識別并獲取被拋光工件的幾何信息，討論了一種在未知環(huán)境下的機器人輔助氣囊拋光在線重構未知曲面的算法，它是基于機器人力跟蹤和最小二乘法的曲面擬合算法的原理。這一工作能夠提高氣囊拋光的加工效率，降低對操作工人的技能要求，適應現代制造業(yè)產品的特點。為了解決拋光工具與工件之間的主動柔順控制問題，使用了一種基于氣囊拋光頭被動結構的主動柔順力控制系統(tǒng)，從而保證了拋光過程中系統(tǒng)對位姿和接觸力的精確要求，也保證了被加

2、工工件的表面質量。上述兩個問題的研究是機器人領域的熱點，對于機器人輔助氣囊拋光的研究與工程應用十分有益。
　　本文首先討論了AS-5 DOF機械手的位姿描述方法，建立了運動學方程，并給出了正逆解表達式;闡述了在線重構拋光工件CAD幾何信息的理論方法，以及為了保證氣囊拋光力控制的穩(wěn)定性而建立了一種基于氣囊拋光頭被動結構的主動柔順力控制系統(tǒng);簡單介紹了氣囊拋光系統(tǒng)的軟件模塊;最后，搭建了一個能夠對未知工件進行建模的實驗平臺，并進行了實

3、驗驗證。論文的主要研究內容和成果如下:
　　1.從機器人理論出發(fā)，對AS-5 DOF機械手進行了全面地分析，并建立了位姿描述方法和運動學方程，再根據AS-5 DOF機械手各個關節(jié)的連桿系數和旋轉角度范圍，求出該拋光機器人各個關節(jié)正逆解。
　　2.采用預定力跟蹤控制系統(tǒng)對位置進行補償，并根據機械臂的正運動學映射關系，求出AS-5 DOF機械手的正運動學解，從而得到拋光工件表面各點的頂點坐標值，并根據這些空間坐標值，運用最小二乘

4、法的曲面擬合算法對曲面片段進行擬合，從而得到重構后的拋光工件幾何信息。
　　3.為了讓拋光機器人末端在約束環(huán)境的運動中保持預期的接觸力，并保證拋光機器人末端在未知環(huán)境中的定位精度，使用了一種基于氣囊拋光頭被動結構的主動柔順力控制系統(tǒng)。它采用基于位置內環(huán)的力外環(huán)控制，能夠在不改變機器人內部自帶的位置控制器的前提下實現力控制。
　　4.以Visual C++為平臺，開發(fā)了氣囊拋光系統(tǒng)的控制軟件，使氣囊拋光系統(tǒng)增加了工件CAD信息