一种机器人打磨去毛刺装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种机器人打磨去毛刺装置及方法，涉及自动打磨去毛刺技术领域，根据力度传感器测量的沿z轴方向的实时力矩，获取打磨刀具和工件之间的实时接触角；根据实时反馈的接触角控制打磨刀具法相和切向的速度，实现沿未知轮廓工件的法相恒力控制；本发明专利技术还提出一种打磨刀具，打磨刀具的打磨区域两端设置有滚子轴承，通过该刀具能保证设定的接触力在去除所有毛刺的同时在一定范围内不会发生刀具和工件之间的过切现象；本发明专利技术能够在未知工件轮廓情况下，实现工件的去毛刺作业，通过实时力反馈控制使得机器人和工件之间保持稳定的接触力，本发明专利技术使用的方法简单有效，且容易实施，通过提出的刀具解决了接触力设定困难的问题。

A Robot Deburring Device and Method

The invention discloses a robot grinding deburring device and method, which relates to the field of automatic deburring technology. According to the real-time moment along Z axis measured by the force sensor, the real-time contact angle between the grinding tool and the workpiece can be obtained; and according to the real-time feedback contact angle, the phase and tangential speed of the grinding tool method can be controlled. The present invention also provides a grinding tool with roller bearings at both ends of the grinding area of the grinding tool, through which the contact force set can be guaranteed to remove all burrs without over-cutting between the tool and the workpiece in a certain range; the invention can also provide a grinding tool with roller bearings at both ends of the grinding area of the grinding tool. In the case of unknown workpiece contour, the deburring operation of workpiece can be realized, and the stable contact force between the robot and workpiece can be maintained by real-time force feedback control. The method of the present invention is simple, effective and easy to implement. The difficulty of setting contact force is solved by the proposed cutter.

【技术实现步骤摘要】
一种机器人打磨去毛刺装置及方法
本专利技术涉及自动打磨去毛刺
，尤其涉及一种机器人打磨去毛刺装置及方法。
技术介绍
抛光打磨是提高压铸件表面质量最重要的一道工序。目前中小企业大部分仍然采用人工打磨的方式，对工人的身心健康损害极大，少部分采用工业机器人末端执行器夹持工件的打磨方式，但是此种方式只适用于中小型压铸件。现阶段机器人去毛刺作业以示教再现和和离线编程的方式为主，该方式的缺点是不能对工件的制造误差、装夹误差、定位误差进行轨迹调整，且示教过程耗费时间和人力，且无法解决未知环境中示教难度大情况下的机器人作业。这些问题不仅涉及机器人去毛刺领域还涉及机器人抛光、打磨等工况下，通过在机器人末端安装力控传感器，通过控制算法保持工件与机器人之间接触力的恒定。接触力需要根据毛刺的大小进行设定，过大的接触力会导致工件过切，接触力较小会导致较大毛刺去除不干净；其次在恒力追踪过程中，机器人的速度方向也是至关重要的，方向错误也会导致对未知轮廓的追踪失败。
技术实现思路
本专利技术针对复杂压铸件的打磨问题提供一种机器人打磨去毛刺装置及方法，采用由工业机器人末端执行器夹持打磨工具的打磨方式，提供一种机电一体化的自动去毛刺方法，该方法基于实时的接触力反馈控制，是机器人末端和工件之间保持稳定的接触力，且设计了一种去毛刺工具，根据该工具可以设定接触力在保证可以去除最大毛刺的基础上在一定范围内能使工件不发生过切的现象。本专利技术简单有效，在不需要知道平面工件轮廓的情况下，通过恒力控制结合设计的去毛刺工具能实现对未知平面轮廓工件的去毛刺作业，解决了现有技术存在的上述问题。为了实现上述目的，本专利技术提出一种机器人打磨去毛刺装置，该装置包括工业机器人、力度传感器和打磨刀具；所述的工业机器人末端执行器夹持打磨刀具，且末端设置有力度传感器；所述的打磨刀具的打磨区域两端设置有滚子轴承。优选地，所述的滚子轴承的外径和打磨刀具的外径大小相同。本专利技术还提出一种机器人打磨去毛刺方法，包括以下步骤：根据力度传感器测量的沿z轴方向的实时力矩，获取打磨刀具和工件之间的实时接触角；根据实时反馈的接触角控制打磨刀具法相和切向的速度，实现沿未知轮廓工件的法相恒力控制。优选地，所述的根据力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩，获取打磨刀具和工件之间的实时接触角步骤中，具体包括：根据力度传感器坐标系中心与打磨刀具坐标系中心之间的偏差、力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩，获取打磨刀具沿z轴方向的实时真实力矩；根据所获实时真实力矩获得铣削过程中打磨刀具沿工件切向方向的实时铣削力；根据打磨刀具沿工件切向方向的实时铣削力获得实时打磨刀具和工件之间的接触角。优选地，所述的根据力度传感器坐标系中心与打磨刀具坐标系中心之间的偏差、力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩，获取打磨刀具沿z轴方向的实时真实力矩，具体如下：力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩与打磨刀具沿z轴方向的实时真实力矩之间的关系如下：τ′z＝τz+Fy·Δx-Fx·Δy(1)其中，τ′z表示力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩，τz表示打磨刀具沿z轴方向的实时真实力矩，Fy表示沿传感器坐标系y轴的切削力分量；Δx表示力度传感器坐标系中心与打磨刀具坐标系中心之间的x轴偏差，Fx表示沿传感器坐标系x轴的切削力分量；Δy表示力度传感器坐标系中心与打磨刀具坐标系中心之间的y轴偏差。优选地，所述的根据所获实时真实力矩获得铣削过程中打磨刀具沿工件切向方向的实时铣削力，具体如下：其中，Ft表示铣削过程中打磨刀具沿工件切向方向的实时铣削力；τz表示打磨刀具沿z轴方向的实时真实力矩；r表示刀具半径。优选地，所述的根据打磨刀具沿工件切向方向的实时铣削力获得实时打磨刀具和工件之间的接触角，具体如下：其中，θ表示实时打磨刀具和工件之间的接触角；Fx表示沿传感器坐标系x轴的切削力分量；Fy表示沿传感器坐标系y轴的切削力分量；Ft表示铣削过程中打磨刀具沿工件切向方向的实时铣削力；Ftot表示总切削力。优选地，该方法还包括：根据打磨刀具和毛刺接触时力度传感器反馈沿z轴方向的力矩变化，预测毛刺出现位置。优选地，所述的根据打磨刀具和毛刺接触时力度传感器反馈沿z轴方向的力矩变化，预测毛刺出现位置，具体如下：当力度传感器反馈沿z轴方向的力矩增加时，则判定毛刺出现，减小刀具的切线速度；当力度传感器反馈沿z轴方向的力矩减小时，则判定毛刺已经去除，则提高减小刀具的切线速度。相比现有技术，本专利技术能够在未知工件轮廓情况下，实现工件的去毛刺作业，通过实时力反馈控制使得机器人和工件之间保持稳定的接触力，并提出一种去毛刺刀具，通过该刀具能保证设定的接触力在去除所有毛刺的同时在一定范围内不会发生刀具和工件之间的过切现象；本专利技术使用的方法简单有效，且容易实施，通过提出的刀具解决了接触力设定困难的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。图1为本专利技术一种实施例中打磨刀具结构示意图；图2为本专利技术一种实施例中毛边在工件不同位置是刀具的放置示意图，其中，图(a)为中间位置示意图；图(b)为边缘位置示意图；图3为本专利技术一种实施例中刀具的角速度方向和进给方向示意图，其中，图(a)为刀具的角速度方向和刀具的进给方向相同示意图；图(b)为刀具的角速度方向和刀具的进给方向不同示意图；图4为本专利技术一种实施例中机器人打磨去毛刺方法流程图；图5为本专利技术一种实施例中步骤S10具体流程图；图6为本专利技术一种实施例中机器人对一平面未知轮廓工件进行轮廓追踪的示意图；图7为本专利技术一种实施例中当力传感器坐标系和工具坐标系不重合时力传感器的测力示意图；图8为本专利技术一种实施例中步骤S30流程图；图9为本专利技术一种实施例中步骤S30内部具体流程图；本专利技术目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。标号说明：1-打磨刀具；具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。需要说明，若本专利技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。另外，若本专利技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本专利技术要求的保护范围之内。加工过程中，要保证去本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种机器人打磨去毛刺装置，该装置包括工业机器人、力度传感器和打磨刀具；所述的工业机器人末端执行器夹持打磨刀具，且末端设置有力度传感器；其特征在于，所述的打磨刀具的打磨区域两端设置有滚子轴承。

【技术特征摘要】
1.一种机器人打磨去毛刺装置，该装置包括工业机器人、力度传感器和打磨刀具；所述的工业机器人末端执行器夹持打磨刀具，且末端设置有力度传感器；其特征在于，所述的打磨刀具的打磨区域两端设置有滚子轴承。2.根据权利要求1所述的机器人打磨去毛刺装置，其特征在于，所述的滚子轴承的外径和打磨刀具的外径大小相同。3.一种机器人打磨去毛刺方法，其特征在于，包括以下步骤：根据力度传感器检测的沿z轴方向的实时力矩，获取打磨刀具和工件之间的实时接触角；根据实时反馈的接触角控制打磨刀具法相和切向的速度，实现沿未知轮廓工件的法相恒力控制。4.根据权利要求3所述的机器人打磨去毛刺方法，其特征在于，所述的根据力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩，获取打磨刀具和工件之间的实时接触角步骤中，具体包括：根据力度传感器坐标系中心与打磨刀具坐标系中心之间的偏差、力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩，获取打磨刀具沿z轴方向的实时真实力矩；根据所获实时真实力矩获得铣削过程中打磨刀具沿工件切向方向的实时铣削力；根据打磨刀具沿工件切向方向的实时铣削力获得实时打磨刀具和工件之间的接触角。5.根据权利要求4所述的机器人打磨去毛刺方法，其特征在于，所述的根据力度传感器坐标系中心与打磨刀具坐标系中心之间的偏差、力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩，获取打磨刀具沿z轴方向的实时真实力矩，具体如下：力度传感器实时测量的沿z轴方向的力矩与打磨刀具沿z轴方向的实时真实力矩之间的关系如下：τ′z＝τz+Fy·Δx-Fx·Δy(1)其中，τ′z表示力度传感器实时测量的沿z轴方向...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弓，阮成明，徐杰，侯至丞，王卫军，徐征，梁松松，梁济民，
申请(专利权)人：广州中国科学院先进技术研究所，深圳市中科德睿智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44