在“中国智能制造2025”的背景下,传统的制造业即将进入一个全新的发展轨道,智能制造将成为制造业发展的必然趋势。传统木工行业因为小批量和多品种的特点,人工作业占据主流。人工作业不仅效率低,产品加工质量参差不齐,而且加工车间噪声和粉尘严重影响工人生命健康。机器人凭借定位精度好、可靠性高、柔性生产和重复作业等优势,被广泛应用于打磨等智能制造行业,“机器换人”将成为木工行业必然趋势。本文以滑板打磨为研究对象,设计滑板打磨工作站,对打磨过程中的力控制和位置控制展开研究,旨在改善工人工作环境、提高滑板自动化加工水平,本文主要研究内容如下。首先,基于滑板打磨过程力/位耦合的特点,本文从打磨需求分析,提出了一种基于气动恒力打磨装置的力/位解耦控制方法,即打磨装置对打磨过程进行力控制,机器人进行位置控制。接着,对打磨装置机械结构和电气回路展开研究,对主要气动元件和反馈元件进行选型标定。在此基础上,为了实现恒力控制的实时性和柔顺性,基于IMAC-LX控制器和VS2015完成气动恒力控制系统开发。其次,为了实现气动恒力打磨装置恒力控制,本文结合装置结构特点,对伺服阀流量方程、系统的力平衡方程以及气缸质量流量方程进行建模分析。在此基础上,通过外部传感器进行数据收集,基于MATLAB参数辨识工具箱和正弦输入信号对参数模型进行辨识。考虑气动伺服系统非线性时变的特点,本文提出了适用于打磨装置的模糊PID控制策略。与经典PID对比仿真结果表明,模糊PID在气动伺服系统中阶跃响应时间在200ms以内,超调量约为1N,控制效果明显优于经典PID。再次,为了解决传统示教方法在滑板打磨轨迹规划过程中操作复杂和效率低下的问题,本文提出了基于位置控制的零力拖动算法。针对六自由度机器人的构型,基于D-H方法和Lagrange力学法完成机器人运动学和动力学建模并进行模型参数辨识。在此基础上,基于ADAMS软件进行动力学仿真,验证了推导模型的正确性,并设计关节空间和笛卡尔空间零力拖动控制器。为了提升复现轨迹的平滑性和精确性,本文提出了一种基于PVT模式的示教复现方法,在此过程中,采用B样条曲线对示教点噪声进行处理。最后,基于六自由度机器人和打磨装置对以上研究进行实验验证。首先,对打磨装置恒力控制效果进行验证,实验表明,在模糊PID策略控制下,水平和垂直打磨力阶跃响应时间分别为180ms和200ms,稳定时接触力标准差为0.93N和0.98N,打磨装置具有较好的力控制精度和鲁棒性。其次,对基于位置控制的零力拖动示教进行实验,结果表明,笛卡尔空间拖动合力小于20N,轨迹复现误差小于4.5mm,基于位置控制的零力拖动示教具有较高的柔顺性和复现精度,能够满足滑板打磨过程中轨迹规划需求。在以上实验基础上,本文基于Preston方程对最优打磨速度和打磨力进行实验分析,当打磨力为30N,打磨速度为30mm/s时,打磨效果最好。最后在滑板打磨实验中,滑板打磨力保持平稳并且材料去除率均匀,从而证明了滑板打磨工作站在滑板自动化加工过程中的可行性。