【摘 要】
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钢坯修磨长期依赖人工的参与,严重制约着钢厂生产率的提高,同时也难以保证钢材的质量。为了解决上述问题,采用3-TPT并联机器人对钢坯进行修磨,以实现生产的自动化。在磨削的
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钢坯修磨长期依赖人工的参与,严重制约着钢厂生产率的提高,同时也难以保证钢材的质量。为了解决上述问题,采用3-TPT并联机器人对钢坯进行修磨,以实现生产的自动化。在磨削的过程中,必须精确控制砂轮的法向力,才能保证钢材的质量。为此,对3-TPT并联机器人力控制进行研究具有重大意义。经过对钢坯修磨工艺的分析,得出影响钢坯修磨质量的关键因素。为了实现修磨过程的连续性,在工艺条件允许的情况下,采用回旋曲线接续砂轮拐角轨道。考虑钢坯修磨过程中必须严格控制法向力,参考两类力控制的特点,采用阻抗控制作为3-TPT并联机器人的主动柔顺控制策略。对比两类阻抗控制的特点,结合传统机器人的控制方式,采用基于位置型阻抗控制作为实现钢坯修磨的力控制方案。分析了在基于位置型阻抗控制下整个系统的稳态位置误差和稳态力误差,并就造成稳态误差的环境因素进行了分析。对整个系统的动态特性进行分析,并就目标阻抗参数对系统性能的影响做了分析。3-TPT并联机器人作为本文的研究对象,为了进行仿真平台的搭建,重点地推导了运动学、动力学、速度、加速度和雅可比矩阵及其逆矩阵公式。为了选择有效的位置控制策略,保证力控制系统能够顺利实现目标,在噪声干扰的情况下,分别进行了PD加重力补偿、PD加前馈补偿和计算力矩法的位置控制。在环境因素恒定的条件下,对基于位置型阻抗控制进行了法向力跟踪仿真,分析了控制系统的性能和阻抗参数对系统性能的影响。为了对比阻抗控制的性能,对力/位混合控制系统进行法向力跟踪仿真。在环境因素变化的条件下,提出基于模糊规则的力控制方案,有效地解决了传统控制方案无法解决的难题。在考虑并联机器人结构特点的基础上,引入了同步控制策略。研究了在同步控制方案下,并联机器人的动态误差在较为理想的范围内。在同步控制的基础上提出基于同步控制的力控制方案,并对整个控制器的性能进行了仿真试验,做出评估。
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