【技术实现步骤摘要】
一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统及方法
本专利技术属于智能制造领域，更具体地，涉及一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统及方法。
技术介绍
叶片加工抛光作主要用于去除叶片表面刀纹、提高叶片表面光度、修正型面等，其加工效果直接影响叶片的气动性能、作业效率和服役寿命。当前，手工/六轴数控磨抛是复杂叶片主要的磨抛手段。手工磨抛应用最为广泛(应用占比90％以上)，但存在加工效率和精度低、表面一致性差、加工要求难以得到保证、环境污染和危害工人健康等问题。六轴数控磨床相对于手工磨抛可以显著提高加工效率和质量，但也存在明显缺点：(1)成本高，成套精密机床需要几百万人民币；(2)加工模式单一，针对粗磨、精磨和抛光需要手动更换砂带；(3)不具备指定磨抛余量的变力自适应加工能力，不具备微米级原位测量的高性价比手段，无法构成补偿加工闭环回路。机器人加工则为磨抛提供了新思路。相对于六轴数控磨床，机器人具有成本低、柔性好、智能化、效率高、操作空间大等优势。同时，机器人常用的感知功能，如机器视觉、力...
【技术保护点】
1.一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统，用于工件(6)的加工，其特征在于，包括：工件夹持臂直线滑轨(2)、底座(3)、加工工具(4)、工具夹持臂(5)、机器人控制器(7)以及工件夹持臂(8)；/n所述工件夹持臂直线滑轨(2)、所述工具夹持臂(5)及所述机器人控制器(7)均安装于所述底座(3)上，所述工件夹持臂(8)滑动安装于所述工件夹持臂直线滑轨(2)上；/n所述工件夹持臂直线滑轨(2)水平布置，所述工件夹持臂(8)包括三个相互垂直的回转轴，其中一个回转轴竖直布置；所述工具夹持臂(5)包括一个竖直回转轴和两个水平回转轴；所述工件夹持臂(8)末端用于安装所述工件(6)；所...
【技术特征摘要】
1.一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统，用于工件(6)的加工，其特征在于，包括：工件夹持臂直线滑轨(2)、底座(3)、加工工具(4)、工具夹持臂(5)、机器人控制器(7)以及工件夹持臂(8)；
所述工件夹持臂直线滑轨(2)、所述工具夹持臂(5)及所述机器人控制器(7)均安装于所述底座(3)上，所述工件夹持臂(8)滑动安装于所述工件夹持臂直线滑轨(2)上；
所述工件夹持臂直线滑轨(2)水平布置，所述工件夹持臂(8)包括三个相互垂直的回转轴，其中一个回转轴竖直布置；所述工具夹持臂(5)包括一个竖直回转轴和两个水平回转轴；所述工件夹持臂(8)末端用于安装所述工件(6)；所述工具夹持臂(5)末端通过法兰安装所述加工工具(4)，用于加工所述工件(6)；
所述机器人控制器(7)用于控制所述工件夹持臂(8)进行三转动一平动的4自由度运动，以及控制所述工具夹持臂(5)进行3自由度转动，从而实现3+4双臂协作加工。
2.如权利要求1所述的一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统，其特征在于，还包括三坐标测量设备(1)；所述机器人控制器(7)用于控制所述工件夹持臂(8)将所述工件(6)送入所述三坐标测量设备(1)，以检测所述工件(6)是否合格，若不合格，则控制所述工件夹持臂(8)将所述工件(6)转移至加工工具(4)的工作空间内，然后对不合格部位进行3+4双臂协作加工。
3.如权利要求1或2所述的一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统，其特征在于，所述工具夹持臂(5)包括第一轴减速机(10)、第一轴电机(12)、第二轴电机(13)、第二轴减速机(14)、机器人转座(15)、第三轴减速机(16)、第三轴电机(17)、第一臂部(33)、第二臂部(34)和机器人底座(20)；
所述机器人底座(20)安装于所述底座(3)上，所述第三轴电机(17)安装于所述机器人底座(20)上，且通过所述第三轴减速机(16)连接所述机器人转座(15)，所述第三轴减速机(16)的转轴竖直布置；所述第二轴减速机(14)水平安装于所述机器人转座(15)上，其输出轴与所述第一臂部(33)的一端固定连接；所述第一轴减速机(10)水平安装于所述机器人转座(15)上，其输出轴与所述第一臂部(33)的另一端枢接且与所述第二臂部(34)的一端固定连接，所述第二臂部(34)的另一端安装所述加工工具(4)；所述第二轴电机(13)固定于所述第一臂部(33)上，且其输出轴连接所述第二轴减速机(14)的输入轴；所述第一轴电机(12)固定于所述第一臂部(33)上，且其输出轴连接所述第一轴减速机(10)的输入轴；
所述机器人控制器(7)用于控制所述第一轴电机(12)、所述第二轴电机(13)、所述第三轴电机(17)的运动，从而控制所述加工工具(4)的运动轨迹。
4.如权利要求1或2所述的一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统，其特征在于，所述工件夹持臂直线滑轨(2)包括直线轴导轨(32)和直线轴电机(31)；
所述工件夹持臂(8)包括第四轴减速机(27)、第四轴电机(28)、第五轴减速机(24)、第五轴电机(25)、第六轴减速机(22)、第六轴电机(23)、末端法兰(21)、机器人底座(30)、第三臂部(35)和第四臂部(36)；
所述第四轴电机(28)安装于所述机器人底座(30)上，且通过所述第四轴减速机(27)连接所述第三臂部(35)的一端，所述第四轴减速机(27)的转轴竖直布置；所述第五轴减速机(24)水平设置，其输出轴与所述第三臂部(35)的另一端枢接，且与所述第四臂部(36)的一端固定连接；所述第六轴减速机(22)垂直于所述第五轴减速机(24)布置，且固定于所述第四臂部(36)的另一端，所述第六轴减速机(22)的输出轴安装所述末端法兰(21)，所述末端法兰(21)用于安装所述工件(6)；所述第五轴电机(25)固定于所述第三臂部(35)上，且其输出轴连接所述第五轴减速机(24)的输入轴；所述第六轴电机(23)安装于所述第四臂部(36)上，且其输出轴连接所述第六轴减速机(22)的输入轴；
所述直线轴导轨(32)水平安装于所述底座(3)上，所述机器人底座(30)安装于所述直线轴导轨(32)上，所述直线轴电机(31)用于驱动所述机器人底座(30)沿所述直线轴导轨(32)滑动。
5.如权利要求2所述的一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统的加工方法，其特征在于，将所述工件(6)通过夹具(9)安装于所述末端法兰(21)上，通过所述机器人控制器(7)控制所述工件夹持臂(8)和所述工具夹持臂(5)运动，以按照预设轨迹对所述工件(6)进行双臂协作加工；在加工完成后，通过所述机器人控制器(7)控制所述工件夹持臂(8)将所述工件(6)转移至所述三坐标测量设备(1)，以检测和判断所述工件(6)的加工表面是否满足加工要求：
若不满足加工要求，则所述机器人控制器(7)继续控制所述工件夹持臂(8)将所述工件(6)转移至所述加工工具(4)的工作空间，并控制所述工件夹持臂(8)和所述工具夹持臂(5)协作运动，以对所述工件(6)不满足加工要求的部位再次进行加工直至满足加工要求；若满足加工要求，则加工结束。
6.如权利要求5所述的一种3+4新构型双臂协作机器人加工系统的加工方法，其特征在于，采用权利要求3中所述的工具夹持臂(5)与权利要求4中所述的工件夹持臂(8)进行双臂协作加工；其中，双臂协作加工的控制流程如下：
S1，获取所述工具夹持臂(5)、所述工件夹持臂(8)的平移轴和回转轴的配置参数，得到工具坐标系的具体表示；记所述第一轴减速机(10)、所述第二轴减速机(14)、所述第三轴减速机(16)、所述第四轴减速机(27)、所述第五轴减速机(24)、所述第六轴减速机(22)相对于自身零位的实轴转角分别为θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6；
S2，在工件坐标系中对所述工件(6)进行加工路径规划，得到加工的路径点，包括路径点的位置和姿态；
S3，根据所述工件(6)的实际装夹位置与所述工件夹持臂(8)的末端法兰坐标系的偏差，将步骤S2规划的路径点转化为所述工件夹持臂(8)的末端法兰盘坐标系中的刀位点，获得各个刀位点的位置和姿态；
S4，按照当前刀位点的位置和姿态，以及所述加工工具(4)的实际装夹位置与所述工具夹持臂(5)的末端法兰坐标系的偏差，通过运动学逆解的方式，计算并输出θ1、θ2、θ3、θ4、θ5、θ6。
7.如权利要求6所述的一种3+4...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄思，杨建中，欧道江，张成磊，朱万强，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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