一种水工启闭机支铰磨抛系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种水工启闭机支铰磨抛系统，边框型夹具与机器人本体末端的法兰盘相连，用于提供磨机、球头杆和真空吸盘的安装面；气动磨机、真空吸盘安装在夹具上，并与真空系统相连；球头杆安装在夹具上；六轴力传感器安装在球头杆杆端，用于检测球头杆处受力；位置传感器设置在固定平台上，固定平台用于放置待磨削工件，位置传感器用于采集球头杆的位移，在球头杆对待磨削工件表面进行扫掠的过程中实时获取机器人本体机械手的运动位移。本实用新型专利技术的磨机与待磨削工件的接触力恒定，磨机按照理想磨削轨迹运动，磨削效果均一稳定，磨削轨迹根据逆运动学的控制算法获取，磨削轨迹准确，方便实用，能够实现实时控制机器人完成高精度的磨削运动。

Support and hinge grinding and polishing system of hydraulic hoist

The utility model discloses a hydraulic hoist hinge grinding system, frame type fixture and robot end flange connected to a mounting surface for providing mill, ball head rod and a vacuum sucker; pneumatic grinder, vacuum suction installation in the fixture, and the vacuum system is connected with the ball head; the rod arranged on the clamp; six axis force sensor is mounted on the ball head rod end ball rod for detecting force; position sensor is arranged on the fixed platform, a fixed platform for placing after grinding the workpiece, displacement sensor is used for collecting the ball head rod, with surface grinding in ball head rod movement real time acquisition of robot manipulator in the process of sweeping. The utility model of the grinding machine and the grinding workpiece contact force to be constant, in accordance with the ideal trajectory grinding mill, grinding effect of uniform stability, grinding trajectory control algorithms based on the inverse kinematics of grinding track acquisition, accurate, convenient and practical, can achieve real-time control of the robot to finish grinding motion with high precision.

【技术实现步骤摘要】
一种水工启闭机支铰磨抛系统
本技术属于机器人磨削抛光领域，尤其涉及一种水工启闭机支铰磨抛系统。
技术介绍
磨削加工是常用的加工手段，随着制造业的不断发展，市场对磨削加工的需求不断增长。目前在我国磨削抛光操作主要依赖手工完成。手工磨削费时费力，磨屑粉尘会危害工人健康，而且手工操作随意性高，难以保证工件加工效果一致，无法满足更高的工艺要求。机床磨削工作空间较小，加工对象范围较小，加工柔性差，升级空间小，成本较高。因此，采用工业机器人进行磨削作业是工业自动化领域的一个热点。与数控机床比较，机器人具有柔性好、智能化、低成本等优点。机器人磨削系统可以实现复杂形状工件磨削抛光加工过程的自动化，提高成品率，并极大地缩短加工时间。目前工厂常用的机器人磨削系统多用于加工平面工件，只有位置控制，采用反复实验来达到加工目标，无法完成曲面工件的加工。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种水工启闭机支铰磨抛系统，旨在解决目前工厂常用的机器人磨削系统多用于加工平面工件，只有位置控制，采用反复实验来达到加工目标，无法完成曲面工件的加工的问题。本技术是这样实现的，一种水工启闭机支铰磨抛系统包括机器人本体、气动磨机、球头杆、真空吸盘、真空系统、边框型夹具、固定平台、位置传感器和六轴力传感器；边框型夹具与机器人本体末端的法兰盘相连，用于提供磨机、球头杆和真空吸盘的安装面；气动磨机、真空吸盘安装在夹具上，并与真空系统相连；球头杆安装在夹具上，球头表面粗糙度很低，用于对待磨削工件表面进行扫掠；六轴力传感器安装在球头杆杆端，用于检测球头杆处受力；位置传感器设置在固定平台上，固定平台用于放置待磨削工件，位置传感器用于采集球头杆的位移，在球头杆对待磨削工件表面进行扫掠的过程中实时获取机器人本体机械手的运动位移。进一步，边框型夹具包括六个边框面和一个底面，六个边框面包含一个机器人安装面、一个球头安装面和四个磨机安装面，一个底面提供真空吸盘的安装位置。本技术的水工启闭机支铰磨抛系统的磨机与待磨削工件的接触力恒定，同时，磨机按照理想磨削轨迹运动，磨削效果均一稳定，磨削轨迹根据逆运动学的控制算法获取，磨削轨迹准确，方便实用，能够实现实时控制机器人完成高精度的磨削运动。附图说明图1是本技术实施例提供的机器人力位混合控制磨削系统结构示意图；图2是本技术实施例提供的边框型夹具结构示意图；图中：1、机器人本体；2、关节传感器；3、力传感器；4、控制器；5、边框型夹具；6、待磨削工件；7、固定平台；8、位置传感器；9、机器人安装面；10、磨机安装面；11、球头杆安装面。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。下面结合附图对本技术的结构作详细的描述。请参阅图1至图2：本技术实施例的水工启闭机支铰磨抛系统包括机器人本体1、气动磨机、球头杆、真空吸盘、真空系统、边框型夹具5、固定平台7、位置传感器8和六轴力传感器；边框型夹具5与机器人本体1末端的法兰盘相连，用于提供磨机、球头杆和真空吸盘的安装面；气动磨机、真空吸盘安装在夹具上，并与真空系统相连；球头杆安装在夹具上，球头表面粗糙度很低，用于对待磨削工件表面进行扫掠；六轴力传感器安装在球头杆杆端，用于检测球头杆处受力；位置传感器8设置在固定平台7上，固定平台7用于放置待磨削工件，位置传感器8用于采集球头杆的位移，在球头杆对待磨削工件表面进行扫掠的过程中实时获取机器人本体机械手的运动位移。进一步，边框型夹具5包括六个边框面和一个底面，六个边框面包含一个机器人安装面、一个球头安装面和四个磨机安装面，一个底面提供真空吸盘的安装位置。进一步，机器人本体1为串联结构，包括关节传感器2、力传感器3和控制器4；控制器4控制机器人本体的机械手实现六自由度运动，实现球头杆扫掠过程和磨机磨削过程中对待磨削工件表面的贴合和精密运动，该控制器包括前馈控制器、力控制器和位置控制器；关节传感器3与位置控制器相连接，力传感器与力控制器相连接，前馈控制器、力控制器均与位置控制器相连接；位置控制器控制机器人力位混合控制磨抛系统的机械手运动及控制机器人本体连接的球头杆及磨机沿磨削路径轨迹运动；力控制器用于控制球头杆及磨机在整个扫掠和磨削过程中与待磨削工件表面的接触力恒定。进一步，当机器人本体进行扫掠和磨削时，采用力位混合控制策略控制机器人运动。本技术的另一目的在于提供一种水工启闭机支铰磨抛系统的球头杆扫掠模式，包括：步骤一、机器人本体控制夹具、球头杆下移，当球头杆未与待磨削工件接触时，力控制器模块不被激活，机器人只在位置控制器控制下工作；当机器人力位混合控制磨抛系统的球头杆与待磨削工件接触后，力控制器模块被激活，机器人在位置控制器和力控制器结合的混合控制模式下工作；步骤二、球头杆的理想规划轨迹输入到前馈控制器，前馈控制器根据逆运动学的控制算法，获取任务空间下理想规划轨迹的位移和姿态变量到机器人关节空间下关节位置的映射，输出机器人理想关节空间位移轨迹；步骤三、根据设定的阈值接触力，力控制器控制机器人在指定方向上保持恒力运动；步骤四、力控制器输出的恒力控制、步骤二输出的关节空间位移轨迹同时传输为位置控制器，位置控制器控制球头杆按照理所述理想规划轨迹运动(位置控制器为机器人关节按照理想轨迹运动提供控制策略，力控制器为实现机器人在指定方向上保持恒力运动提供控制策略)；步骤五、关节传感器采集机器人的实际关节空间位移数据，比较实际关节空间位移数据与前馈控制器计算获取的理想关节空间位移轨迹，通过鲁棒自适应闭环控制算法调整位置控制器的控制量；同时，力传感器采集球头杆与待磨削工件间的实际接触力，比较实际接触力与设定的阈值接触力，通过比例积分微分控制算法调整力控制器的输出控制量；位置控制器的部分采用鲁棒自适应控制器，力控制器采用PID或滑模控制。本技术的另一目的在于提供一种水工启闭机支铰磨抛系统的磨机模式，包括：步骤一、在完成球头杆扫掠过程后，机器人本体控制夹具旋转，使得磨机正对待磨削待磨削工件；步骤二、控制器通过磨机工具坐标系和球头杆工具坐标系之间的转换关系，将球头杆的位置控制数据转化为磨机的位置控制数据，控制磨机对待磨削工件进行磨削。进一步，力位混合控制策略为：步骤一、根据逆运动学的控制算法，获取球头杆的轨迹规划，并控制球头杆运动到所述轨迹的初始点；步骤二、控制球头杆沿所述轨迹运动，置于球头杆杆端的力传感器检测是否读取到力和力矩数据；如果读取到力和力矩数据，则进入步骤一判断球头杆是否与待磨削工件表面垂直，否则，球头杆继续按照轨迹运动；步骤三、如果力传感器读取到力和力矩数据，根据几何关系，计算球头杆头部是否只受到沿杆的力，即判断球头杆是否与待磨削工件表面垂直，若垂直则进入步骤四判断压力是否到达设定阈值，否则调整机器人本体机械手姿态，直至球头杆与待磨削工件表面垂直；步骤四、当压力到达设定阈值，则球头杆到达指定工作状态，否则，调整机器人本体机械手姿态，直至压力到达设定阈值。本技术的水工启闭机支铰磨抛系统的磨机与待磨削工件的接触力恒定，同时，磨机按照理想磨削轨迹运动，磨削效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水工启闭机支铰磨抛系统，其特征在于，所述水工启闭机支铰磨抛系统包括机器人本体、气动磨机、球头杆、真空吸盘、真空系统、边框型夹具、固定平台、位置传感器和六轴力传感器；边框型夹具与机器人本体末端的法兰盘相连，用于提供磨机、球头杆和真空吸盘的安装面；气动磨机、真空吸盘安装在夹具上，并与真空系统相连；球头杆安装在夹具上；六轴力传感器安装在球头杆杆端，用于检测球头杆处受力；位置传感器设置在固定平台上，固定平台用于放置待磨削工件，位置传感器用于采集球头杆的位移，在球头杆对待磨削工件表面进行扫掠的过程中实时获取机器人本体机械手的运动位移。

【技术特征摘要】
1.一种水工启闭机支铰磨抛系统，其特征在于，所述水工启闭机支铰磨抛系统包括机器人本体、气动磨机、球头杆、真空吸盘、真空系统、边框型夹具、固定平台、位置传感器和六轴力传感器；边框型夹具与机器人本体末端的法兰盘相连，用于提供磨机、球头杆和真空吸盘的安装面；气动磨机、真空吸盘安装在夹具上，并与真空系统相连；球头杆安装在夹具上；六轴力传感器安装在球头杆杆端，用于检测球...

【专利技术属性】
技术研发人员：张锋，刘明，刘述杰，高正绪，徐永兵，宋文军，孙文鹏，韩杰，韩红涛，孙华林，
申请(专利权)人：山东省水利勘测设计院，
类型：新型
国别省市：山东,37