拋磨機(jī)器人力反饋裝置設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、工業(yè)機(jī)器人是目前工業(yè)自動(dòng)化中最常用的機(jī)器人，對(duì)生產(chǎn)條件和生產(chǎn)環(huán)境的適應(yīng)性具有很強(qiáng)的靈活性。它能夠代替人類進(jìn)行繁重的重復(fù)性勞動(dòng)，將人從惡劣的工作環(huán)境中解放出來(lái)。越來(lái)越多的傳統(tǒng)制造業(yè)開始逐漸利用工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行產(chǎn)業(yè)的自動(dòng)化升級(jí)，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(duì)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(jī)器人在此行業(yè)應(yīng)用普及的主要問(wèn)題。本文針對(duì)普通工業(yè)機(jī)器人在拋磨過(guò)程剛性過(guò)大等問(wèn)題，提出在機(jī)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(dòng)、伺服控制、機(jī)械傳動(dòng)等，設(shè)計(jì)了適用于工業(yè)機(jī)器人磨削拋光作業(yè)的末端力反饋裝置，并建立機(jī)、電、氣混合控制模型，依據(jù)拋磨系統(tǒng)實(shí)際需求，設(shè)計(jì)其控制系統(tǒng)，進(jìn)行誤差修正后標(biāo)定了該裝置的各方面性能，根據(jù)簡(jiǎn)單的拋磨軌跡進(jìn)行試驗(yàn)，測(cè)試其動(dòng)態(tài)性能效果，并將其應(yīng)用在航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的拋磨實(shí)驗(yàn)當(dāng)中，驗(yàn)證裝置的實(shí)用性。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴面向拋磨工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的力反饋裝置設(shè)計(jì)。為了解決在磨削與拋光作業(yè)中，工業(yè)機(jī)器

3、人的末端柔順性問(wèn)題，根據(jù)現(xiàn)有的原理思想，和預(yù)計(jì)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(jì)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(duì)部分零件進(jìn)行校核驗(yàn)證。⑵拋磨力反饋裝置機(jī)、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(jì)力反饋裝置的控制系統(tǒng)，確定參數(shù)后進(jìn)行仿真

4、試驗(yàn)，設(shè)計(jì)了控制系統(tǒng)的操作界面。⑶力反饋裝置實(shí)驗(yàn)方法研究。通過(guò)定量測(cè)試實(shí)驗(yàn)和簡(jiǎn)單的拋磨軌跡作業(yè)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來(lái)驗(yàn)證本課題設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)來(lái)證明裝置的實(shí)用性。定量測(cè)試實(shí)驗(yàn)是建立力輸入、輸出測(cè)試實(shí)驗(yàn)臺(tái)，通過(guò)對(duì)輸入力與輸出力的跟隨模型，來(lái)評(píng)估力反饋裝置的跟蹤精度、反應(yīng)時(shí)間、最小分辨力等參數(shù)。通過(guò)結(jié)合工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行簡(jiǎn)單的拋磨軌跡實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證動(dòng)態(tài)情況下裝置的力控性能，最后結(jié)合了力反饋裝置對(duì)葉片進(jìn)行拋