基于电流环力控的打磨机器人及其使用方法技术

一种属于打磨机器人技术领域的基于电流环力控的打磨机器人及其使用方法,包括打磨装置、装夹平台、电器柜系统，打磨装置由机械臂底座、机械臂、打磨头组成，装夹平台由连接板、装夹平台底座、支撑板、夹具、焊接板毛坯组成，电器柜系统由电器柜、键盘、显示屏组成，打磨头由打磨头夹具、抛光机、打磨机组成。本发明专利技术通过电流环检测到打磨头在空间三坐标方向上的承受力，并根据内部算法进行力控调整。该方案相应速度快，控制精度高，且能够最大化的适应复杂的曲面，该方案不采用六维力传感器，不采用浮动头，保证了打磨的质量，也最大化的降低了设备的成本。

Grinding Robot Based on Current Loop Force Control and Its Application

A grinding robot based on current loop force control and its application method in the field of grinding robot technology include grinding device, clamping platform and electrical cabinet system. The grinding device consists of a mechanical arm base, a mechanical arm and a grinding head. The clamping platform consists of a connecting plate, a clamping platform base, a supporting plate, a clamping device and a welding slab. The electrical cabinet system consists of an electrical cabinet, a keyboard, a grinding head. The display screen is composed of a grinding head fixture, a polishing machine and a grinding machine. The present invention detects the bearing force of the grinding head in the direction of space three coordinates through the current ring, and adjusts the force control according to the internal algorithm. The scheme has the advantages of high speed, high control precision and maximum adaptability to complex surface. It does not use six-dimensional force sensor and floating head, which guarantees the quality of grinding and reduces the cost of equipment.

【技术实现步骤摘要】
基于电流环力控的打磨机器人及其使用方法
本专利技术涉及一种打磨机器人
的机器人，特别是一种通过电流环检测到打磨头在空间三坐标方向上的承受力的基于电流环力控的打磨机器人及其使用方法。
技术介绍
随着工业4.0的时代的到来，将实际生产的物质世界与信息技术的虚拟世界结合，成为人类促进生产的一个重点努力方向。打磨是传统加工工序中必不可少的一个步骤，是迈向产品化过程中不可或缺的一个工序。但传统的打磨存在着环境恶劣、效率低、人工成本高等问题，将机器人技术运用到打磨，将会最大化的解决传统加工过程中的痛点问题，能够最大化的实现打磨效率，并保证产品质量的统一性。而在机器人打磨过程中，对打磨力的控制，避免力冲击是保证加工质量的核心技术，本专利技术旨在通过电流环实现力控，控制精度高响应快，不采用六维力传感器，不采用浮动头，保证了打磨的质量，也最大化的降低的成本。经过对现有文献的检索发现，中国专利申请号为201620382548.1，名称为：一种高精度浴缸打磨机器人。该装置通过一款伸缩驱动装置，安装在打磨头和机械臂之间，在打磨头和浴缸壁接触的时候能够在一定的程度上进行接触力调整，实现对浴缸曲面的适应。但该款装置的伸缩自由度为一，只能在轴向上进行伸缩，难以适应复杂的曲面，拓展性受限。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提供一种基于电流环力控的打磨机器人。本专利技术通过电流环检测到打磨头在空间三坐标方向上的承受力，并根据内部算法进行力控调整。该方案相应速度快，控制精度高，且能够最大化的适应复杂的曲面，该方案不采用六维力传感器，不采用浮动头，保证了打磨的质量，也最大化的降低了设备的成本。本专利技术是通过以下技术来实现的，本专利技术包括打磨装置、装夹平台、电器柜系统，打磨装置由机械臂底座、机械臂、打磨头组成，装夹平台由连接板、装夹平台底座、支撑板、夹具、焊接板毛坯组成，电器柜系统由电器柜、键盘、显示屏组成，打磨头由打磨头夹具、抛光机、打磨机组成；机械臂底座固定在地面上，机械臂固定于机械臂底座的上部,打磨头固定于机械臂的末端；装夹平台底座固定于地面，并通过连接板与机械臂底座进行连接固定；支撑板固定于装夹平台底座的上部，夹具固定于支撑板的上表面；焊接板毛坯放置在支撑板的上表面，并通过夹具夹紧；打磨头夹具通过法兰孔固定于机械臂的末端，抛光机与打磨机同时固定于打磨头夹具上；电器柜的内部包含机器人控制的驱动器、工控机、通信协议；电器柜系统与打磨装置之间通过线缆连接传输数据。优选地，机械臂底座的高度可调，装夹平台底座与机械臂底座的相对位置的保持不变。优选地，在支撑板上表面多开孔，实现夹具的固定位置可调。优选地，键盘供使用者输入数据与命令，显示屏用于显示代码、打磨的3D实时仿真和结果曲线数据，电器柜系统包含手动急停按钮。本专利技术还包括一种基于电流环力控的打磨机器人的使用方法，包括以下步骤：第一，开始打磨之前，显示屏上显示生成打磨路径的两种方式：3D模型导入方式与轨迹识别方式，操作者通过键盘进行选择后开始生成打磨轨迹，然后在显示屏上进行仿真；第二，仿真确认无误后，显示屏上会显示出进行力控的两种方式：恒定力输出打磨方式和实时位置微调方式，操作者根据工件的实际情况进行选择；第三，操作者通过键盘输入打磨循环的次数，然后进行实际打磨，该过程会通过3D效果图在显示屏上进行实时显示，并输出打磨头在空间三坐标上的力曲线，直至打磨结束；第四，在打磨头打磨过程中遇到突发情况导致的打磨力过大的情况，系统也能自动识别并由电器柜系统自动控制急停。电器柜系统通过检测系统内部电流的大小计算打磨头在空间三坐标上的受力，具体存在两种方式，方式一表现为通过控制电流，控制机械臂的末端输出恒定力进行打磨；方式二表现为在打磨头7和工件表面接触的过程中，电器柜系统控制机械臂的末端进行位置的实时微调，保证打磨头与工件的接触力在一定的范围内。电器柜系统可以计算导入模型的打磨路径，通过将工件的3D模型导入系统并进行工艺编辑，计算出打磨路径，在显示屏上显示打磨路径的仿真，仿真无误后进行实际打磨，在显示屏上同步显示仿真并显示实时的打磨力的大小；对于打磨头在工件表面打磨的次数既可以由操作人员通过键盘输入到系统中并控制也可以通过打磨力的设定由系统自动进行判定。电器柜系统包含手动急停按钮，同时，在打磨头打磨过程中遇到突发情况导致的打磨力过大的情况，系统也能自动识别并由电器柜系统3自动控制急停。电器柜系统对于没有3D模型的打磨工件也有一套路径自动识别的算法，首先控制打磨头在工件表面运行，在打磨头遇到工件表面轮廓变化时，会引起系统内部电流的变化，进而由系统转化为力的变化，通过对机械臂的姿态进行实时调整，保证打磨头与工件表面的接触力在一定的范围内浮动，通过记录打磨头的运动轨迹，实现对工件表面打磨路径的转化，进而达到工件表面轮廓的识别以及打磨路径的生成本专利技术的有益效果是：第一，本专利技术通过检测系统内部电流环来计算机械臂末端在空间三坐标方向上的受力的大小，并根据内部算法进行力控调整。该方案相应速度快，控制精度高，且能够最大化的适应复杂的曲面，该方案不采用六维力传感器，不采用浮动头，保证了打磨的质量，也最大化的降低了设备的成本；第二，本专利技术通过导入工件3D模型和工艺编辑能够自动生成工件的打磨路径，并在加工前进行仿真，在实际打磨的过程中也能进行实时的打磨力监控，通过内部的控制算法最大化的保证加工的安全、效率和质量；第三，本专利技术对于没有3D模型的工件也能通过内部的工件轮廓算法，计算出工件的打磨路径，提高了加工质量，节约了时间成本。附图说明图1是本专利技术的整体系统示意图；图2是本专利技术中打磨装置的示意图；图3是本专利技术中装夹平台的示意图；图4是本专利技术中打磨头的示意图；图5是本专利技术中电器柜的示意图；附图中的标号分别为：1、打磨装置，2、装夹平台，3、电器柜系统，4、连接板，5、机械臂底座，6、机械臂，7、打磨头，8、装夹平台底座，9、支撑板，10、夹具，11、焊接板毛坯，12、打磨头夹具，13、抛光机，14、打磨机，15、电器柜，16、键盘，17、显示屏。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。实施例本专利技术的实施例如图1至图5所示，本专利技术包括打磨装置1、装夹平台2、电器柜系统3，打磨装置1由机械臂底座5、机械臂6、打磨头7组成，装夹平台2由连接板4、装夹平台底座8、支撑板9、夹具10、焊接板毛坯11组成，电器柜系统3由电器柜15、键盘16、显示屏17组成，打磨头7由打磨头夹具12、抛光机13、打磨机14组成；机械臂底座5固定在地面上，机械臂6固定于机械臂底座5的上部,打磨头7固定于机械臂6的末端；装夹平台底座8固定于地面，并通过连接板4与机械臂底座5进行连接固定；支撑板9固定于装夹平台底座8的上部，夹具10固定于支撑板9的上表面；焊接板毛坯11放置在支撑板9的上表面，并通过夹具10夹紧；打磨头夹具12通过法兰孔固定于机械臂6的末端，抛光机13与打磨机14同时固定于打磨头夹具12上；电器柜15的内部包含机器人控制的驱动器、工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于电流环力控的打磨机器人，包括打磨装置(1)、装夹平台(2)、电器柜系统(3)，其特征在于，打磨装置(1)由机械臂底座(5)、机械臂(6)、打磨头(7)组成，装夹平台(2)由连接板(4)、装夹平台底座(8)、支撑板(9)、夹具(10)、焊接板毛坯(11)组成，电器柜系统(3)由电器柜(15)、键盘(16)、显示屏(17)组成，打磨头(7)由打磨头夹具(12)、抛光机(13)、打磨机(14)组成；机械臂底座(5)固定在地面上，机械臂(6)固定于机械臂底座(5)的上部,打磨头(7)固定于机械臂(6)的末端；装夹平台底座(8)固定于地面，并通过连接板(4)与机械臂底座(5)进行连接固定；支撑板(9)固定于装夹平台底座(8)的上部，夹具(10)固定于支撑板(9)的上表面；焊接板毛坯(11)放置在支撑板(9)的上表面，并通过夹具(10)夹紧；打磨头夹具(12)通过法兰孔固定于机械臂(6)的末端，抛光机(13)与打磨机(14)同时固定于打磨头夹具(12)上；电器柜(15)的内部包含机器人控制的驱动器、工控机、通信协议；电器柜系统(3)与打磨装置(1)之间通过线缆连接传输数据。

【技术特征摘要】
1.一种基于电流环力控的打磨机器人，包括打磨装置(1)、装夹平台(2)、电器柜系统(3)，其特征在于，打磨装置(1)由机械臂底座(5)、机械臂(6)、打磨头(7)组成，装夹平台(2)由连接板(4)、装夹平台底座(8)、支撑板(9)、夹具(10)、焊接板毛坯(11)组成，电器柜系统(3)由电器柜(15)、键盘(16)、显示屏(17)组成，打磨头(7)由打磨头夹具(12)、抛光机(13)、打磨机(14)组成；机械臂底座(5)固定在地面上，机械臂(6)固定于机械臂底座(5)的上部,打磨头(7)固定于机械臂(6)的末端；装夹平台底座(8)固定于地面，并通过连接板(4)与机械臂底座(5)进行连接固定；支撑板(9)固定于装夹平台底座(8)的上部，夹具(10)固定于支撑板(9)的上表面；焊接板毛坯(11)放置在支撑板(9)的上表面，并通过夹具(10)夹紧；打磨头夹具(12)通过法兰孔固定于机械臂(6)的末端，抛光机(13)与打磨机(14)同时固定于打磨头夹具(12)上；电器柜(15)的内部包含机器人控制的驱动器、工控机、通信协议；电器柜系统(3)与打磨装置(1)之间通过线缆连接传输数据。2.根据权利要求1所述的基于电流环力控的打磨机器人，其特征在于所述机械臂底座(5)的高度可调，装夹平台底座(8)与机械臂底座(5)的相对位置的保持不变。3.根据权利要求1所述的基于电流环力控的打磨机器人，其特征在于在所述支撑板(9)上表面多开孔，实现夹具(10)的固定位置可调。4.根据权利要求1所述的基于电流环力控的打磨机器人，其特征在于所述键盘(16)供使用者输入数据与命令，显示屏(17)用于显示代码、打磨的3D实时仿真和结果曲线数据，电器柜系统(3)包含手动急停按钮。5.一种如权利要求1所述基于电流环力控的打磨机器人的使用方...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟祥敦，潘阳，钱超，廖能超，
申请(专利权)人：佳奕筱安上海机器人科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31