拋磨機器人力反饋裝置設(shè)計與實驗研究.pdf

1、工業(yè)機器人是目前工業(yè)自動化中最常用的機器人，對生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性具有很強的靈活性。它能夠代替人類進行繁重的重復(fù)性勞動，將人從惡劣的工作環(huán)境中解放出來。越來越多的傳統(tǒng)制造業(yè)開始逐漸利用工業(yè)機器人進行產(chǎn)業(yè)的自動化升級，生產(chǎn)環(huán)境臟、亂、差的磨削拋光產(chǎn)業(yè)尤其如此。目前對于比較復(fù)雜的曲面零件磨削拋光，如何提高加工精度和生產(chǎn)效率，是阻礙工業(yè)機器人在此行業(yè)應(yīng)用普及的主要問題。本文針對普通工業(yè)機器人在拋磨過程剛性過大等問題，提出在機器人末端增加

2、力反饋裝置的解決方法。本文集成氣壓驅(qū)動、伺服控制、機械傳動等，設(shè)計了適用于工業(yè)機器人磨削拋光作業(yè)的末端力反饋裝置，并建立機、電、氣混合控制模型，依據(jù)拋磨系統(tǒng)實際需求，設(shè)計其控制系統(tǒng)，進行誤差修正后標(biāo)定了該裝置的各方面性能，根據(jù)簡單的拋磨軌跡進行試驗，測試其動態(tài)性能效果，并將其應(yīng)用在航空發(fā)動機葉片的拋磨實驗當(dāng)中，驗證裝置的實用性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴面向拋磨工業(yè)機器人應(yīng)用的力反饋裝置設(shè)計。為了解決在磨削與拋光作業(yè)中，工業(yè)機器

3、人的末端柔順性問題，根據(jù)現(xiàn)有的原理思想，和預(yù)計的裝置性能指標(biāo)，選擇相應(yīng)的元器件（包括空氣彈簧/氣缸、電氣比例閥、位移傳感器等），并根據(jù)所選擇的元件設(shè)計相應(yīng)的結(jié)構(gòu)并分析，完成裝置的結(jié)構(gòu)搭建，并利用有限元對部分零件進行校核驗證。⑵拋磨力反饋裝置機、電、氣混合控制系統(tǒng)建模與控制方法研究。根據(jù)推導(dǎo)的電氣比例閥流量方程、氣缸質(zhì)量流量連續(xù)性方程及系統(tǒng)的力平衡方程等建立力反饋裝置的總模型，并根據(jù)得到的總模型設(shè)計力反饋裝置的控制系統(tǒng)，確定參數(shù)后進行仿真

4、試驗，設(shè)計了控制系統(tǒng)的操作界面。⑶力反饋裝置實驗方法研究。通過定量測試實驗和簡單的拋磨軌跡作業(yè)進行實驗來驗證本課題設(shè)計的力反饋裝置及提出的力反饋控制模型的可行性，并應(yīng)用到具體葉片拋磨實驗來證明裝置的實用性。定量測試實驗是建立力輸入、輸出測試實驗臺，通過對輸入力與輸出力的跟隨模型，來評估力反饋裝置的跟蹤精度、反應(yīng)時間、最小分辨力等參數(shù)。通過結(jié)合工業(yè)機器人進行簡單的拋磨軌跡實驗，驗證動態(tài)情況下裝置的力控性能，最后結(jié)合了力反饋裝置對葉片進行拋