【摘 要】
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工业机器人用于磨削等接触性作业时,加入力控制可以提高磨削后的表面质量。本文针对工业机器人的力控制问题,以钛合金航空发动机叶片为加工对象,进行了以下研究工作:（1）机器人磨削力控制方法研究。分析了砂带磨削加工机理,明确以法向磨削力作为力控制目标。建立并分析机器人加工接触力模型,提出以机器人的实际轨迹补偿来间接改变接触力的力控制方法。引出基于位置的阻抗控制策略,对阻抗控制参数进行了仿真分析,得出各参数
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工业机器人用于磨削等接触性作业时,加入力控制可以提高磨削后的表面质量。本文针对工业机器人的力控制问题,以钛合金航空发动机叶片为加工对象,进行了以下研究工作:（1）机器人磨削力控制方法研究。分析了砂带磨削加工机理,明确以法向磨削力作为力控制目标。建立并分析机器人加工接触力模型,提出以机器人的实际轨迹补偿来间接改变接触力的力控制方法。引出基于位置的阻抗控制策略,对阻抗控制参数进行了仿真分析,得出各参数对力控效果的影响,作为确定参数数值的依据。（2）机器人磨削轨迹动态规划。通过对ABB机器人控制器自有的Path Offset功能原理上的分析与仿真,验证了借助此功能实现轨迹修正的可行性。对叶片试件进行了离线编程,仿真出加工轨迹,作为磨削过程中的参考轨迹。将阻抗控制表达式离散化处理,得到了轨迹修正值的表达式,并描述了加工轨迹动态规划的过程。（3）构建机器人磨削控制系统。搭建了硬件系统,并针对硬件系统中各个设备之间的通信方式,开发了机器人力控上位机软件,实现了与机器人控制器实时接发数据、力信息的采集与处理、控制机器人运动等功能。（4）机器人磨削力控实验分析。进行了接触力跟踪实验,验证了基于Path Offset功能的阻抗控制算法在恒力控制上的有效性以及力跟踪能力。通过对比有力控和无力控的叶片试件磨削过程中的法向接触力波形图,以及磨削后的表面粗糙度,验证了此算法在实际磨削过程中力控制的有效性,具有提高表面质量均匀性的作用。
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