機器人打磨裝置及其打磨方法
2023-06-12 10:21:26 1
專利名稱：機器人打磨裝置及其打磨方法
技術領域：
本發明涉及機器人材料加工領域，具體涉及ー種機器人打磨裝置及其打磨方法。
背景技術：
目前，打磨行業自動化水平較低，相當一部分打磨由熟練的工人手工完成。手工打磨勞動強度大、費吋、效率低，且打磨產生的粉塵損害人的身體健康。工具機打磨效率高，但工具機打磨加工通用性不強，可拓展很差，並且專業的工具機價格昂貴。機器人打磨自動化程度高，可控性強，易於拓展，通用性強，且機器人的價格相對便宜。有少數幾家機器人公司研發了打磨機器人系統，但它們專業性較強，只針對幾種特定的エ業品，且系統非常複雜。
發明內容
本發明為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種機器人打磨裝置，結構簡單、易於控制、通用性強。本發明的另一目的在於提供一種機器人打磨裝置的打磨方法，提高生產效率，降低成本，提高加工質量，可用於複雜曲面的打磨。本發明的目的通過以下的技術方案實現本機器人打磨裝置，包括機器人、傳感器固定座、カ傳感器、固定底座、電動打磨機和位移傳感器，所述電動打磨機和位移傳感器安裝在固定底座上，固定底座固定在力傳感器的面板上，力傳感器固定在傳感器固定座上，傳感器固定座固定在機器人末端。傳感器固定座一端固定於機器人末端上，另一端託住並固定カ傳感器，保護了カ傳感器並增強了連接的穩定性。所述固定底座連接連接片，電動打磨機通過2個夾持片安裝在連接片上，位移傳感器通過2個夾持片安裝在轉角上，轉角安裝在連接片上。所述連接片為平面直角形。所述轉角為空間兩個直角彎折。所述電動打磨機的打磨頭通過卡頭夾緊在電動打磨機的機體上。擰緊或鬆開卡頭，可以更換不同種類和型號的打磨頭。所述電動打磨機和位移傳感器的軸線方向均為沿機器人末端的Z軸方向，且位移傳感器頂部的探針比電動打磨機的打磨頭所述Z軸方向上超出l-5mm。 所述カ傳感器為六維カ傳感器。機器人打磨裝置的打磨方法包括以下步驟①根據理論輪廓模型規劃加工軌跡並確定加工的起刀點；②令機器人末端以小於5cm/s的速度接近エ件；③當位移傳感器的探針產生壓縮變形，令機器人末端勻減速至速度為零，停止Z軸方向的前進，這樣可避免電動打磨機碰撞エ件；④開始沿加工軌跡加工，位移傳感器在前，打磨頭在後，加工軌跡的加工控制包括C和E-C，C為カ控制選擇矩陣，E為單位矩陣，E-C為位置控制選擇矩陣；由於只需控制機器人末端的Z軸方向的接觸力，則C = diag
，diag表示矩陣的對角線元素，其他非對角線元素全為O ;六維カ傳感器的測量值包含カ值、力矩值，其中，カ值sFm包括エ件的反作用力SFC、設備重力sFe、設備慣性カ％即sFm = sFfsFdsF1S為六維カ傳感器坐標系，M代表測量值，H為エ件，G為設備，I為慣性，所述設備包括固定底座、連接片、夾持片、轉角、電動打磨機、位移傳感器；機器人沿加工軌跡打磨時，速度為恆速，加速度為0，設備慣性力sF1為0 ;對設備重力sFs進行カ補償，消除sFs對sFm的影響；設備重力sFs在基坐標系中可表示為5Pcj =
'，B為基坐標系，「'」代表矩陣轉置；設S相對於B的旋轉變換為fi ，機器人坐標系T相對於S的旋轉變換為，T相對於B的旋轉變換為,i ，R表示坐標系的旋轉變換；打磨加工過程中，打磨頭的加工力即エ件的反作用力sFh為恆定值，即在消除sFc的影響後，sFm為恆值；由於^も=sbRbFg ,SbR=BsR~1，通過實驗測得設備重力sFc以及\在s的重心(lx，ly, Iz)，lx、ly、Iz分別為S中x、y、z方向的坐標值，可求得sFc在S形成的カ矩為
權利要求
1.機器人打磨裝置，其特徵在於包括機器人、傳感器固定座、力傳感器、固定底座、電動打磨機和位移傳感器，所述電動打磨機和位移傳感器安裝在固定底座上，固定底座固定在力傳感器的面板上，力傳感器固定在傳感器固定座上，傳感器固定座固定在機器人末端。
2.根據權利要求1所述的機器人打磨裝置，其特徵在於所述固定底座連接連接片，電動打磨機通過2個夾持片安裝在連接片上，位移傳感器通過2個夾持片安裝在轉角上，轉角安裝在連接片上。
3.根據權利要求2所述的機器人打磨裝置，其特徵在於所述連接片為平面直角形。
4.根據權利要求2所述的機器人打磨裝置，其特徵在於所述轉角為空間兩個直角彎折。
5.根據權利要求1所述的機器人打磨裝置，其特徵在於所述電動打磨機的打磨頭通過卡頭夾緊在電動打磨機的機體上。
6.根據權利要求5所述的機器人打磨裝置，其特徵在於所述電動打磨機和位移傳感器的軸線方向均為沿機器人末端的Z軸方向，且位移傳感器頂部的探針比電動打磨機的打磨頭所述Z軸方向上超出l-5mm。
7.根據權利要求6所述的機器人打磨裝置，其特徵在於所述力傳感器為六維力傳感器。
8.根據權利要求7所述的機器人打磨裝置的打磨方法，其特徵在於包括以下步驟 ①根據理論輪廓模型規劃加工軌跡並確定加工的起刀點； ②令機器人末端以小於5cm/s的速度接近工件； ③當位移傳感器的探針產生壓縮變形，令機器人末端勻減速至速度為零，停止Z軸方向的前進； ④開始沿加工軌跡加工，位移傳感器在前，打磨頭在後，加工軌跡的加工控制包括C和E-C, C為力控制選擇矩陣，E為單位矩陣，E-C為位置控制選擇矩陣；由於只需控制機器人末端的Z軸方向的接觸力，則C = diag [O，O，I，O，O，O]，diag表示矩陣的對角線元素，其他非對角線元素全為O ; 六維力傳感器的測量值包含力值、力矩值，其中，力值sFm包括工件的反作用力SFH、設備重力sFc、設備慣性力sF1, BP sfm = Wfi S為六維力傳感器坐標系，M代表測量值，H為工件，G為設備，I為慣性，所述設備包括固定底座、連接片、夾持片、轉角、電動打磨機、位移傳感器； 機器人沿加工軌跡打磨時，速度為恆速，加速度為O，設備慣性力sF1為O ; 對設備重力sFe進行力補償，消除sFe對sFm的影響；設備重力sFe在基坐標系中可表示為bF(； = [O O -G] /，B為基坐標系，「'」代表矩陣轉置； 設S相對於B的旋轉變換為fi ，機器人坐標系T相對於S的旋轉變換為，T相對於B的旋轉變換為fi ，R表示坐標系的旋轉變換； 打磨加工過程中，打磨頭的加工力即工件的反作用力sFh為恆定值，即在消除sFe的影響後，sFm為恆值；由= sbRbFg 4R= BsRT1，通過實驗測得設備重力sFe以及sFe在S的重心(lx, ly, Iz)，lx、ly、Iz分別為S中X、y、z方向的坐標值，可求得sFe在S形成的力矩為
全文摘要
本發明公開了一種機器人打磨裝置，包括機器人、傳感器固定座、力傳感器、固定底座、電動打磨機和位移傳感器，所述電動打磨機和位移傳感器安裝在固定底座上，固定底座固定在力傳感器的面板上，力傳感器固定在傳感器固定座上，傳感器固定座固定在機器人末端。本發明還公開了一種機器人打磨裝置的打磨方法。本發明結構簡單、易於控制、通用性強，提高生產效率，降低成本，提高加工質量，可用於複雜曲面的打磨。
文檔編號B24B41/04GK103009218SQ201210549450
公開日2013年4月3日 申請日期2012年12月17日 優先權日2012年12月17日
發明者張鐵, 劉文波 申請人:華南理工大學