一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统。所述系统包括机器人、工作台、打磨工具、六维力传感器、上位机和机器人控制柜；所述工作台放置在机器人前方，工作台上放置有待打磨的工件，机器人前端设置有打磨工具，六维力传感器设置在机器人前端与打磨工具的连接处；六维力传感器内部设有力信号采集模块，用于采集力信号，并将力信号发送给上位机；上位机运行程序后将控制信号发给机器人控制柜，通过机器人控制柜控制机器人。本发明专利技术解决了现有机器人曲打磨时在冲击阶段和加工阶段难以得到恒定力的问题，具有能在线更新控制参数，超调量小的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统
本专利技术涉及机器人恒力打磨控制领域，特别涉及一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统。
技术介绍
利用机器人对曲面工件打磨时，机器人在约束空间内工作沿着设定轨迹运动，由于机器人自身开链结构和减速器结构造成机器人整体刚度不足，导致机器人在工作过程中产生变形，从而难以到达设定的轨迹，同时机器人末端打磨刀具与工件之间的打磨作用会造成机器人振动，因此造成机器人打磨精度不高。目前对机器人恒力打磨研究中，对冲击阶段控制的研究较少，对加工阶段的研究大多停留传统的控制方式，控制参数比较固定,而有些使用了智能算法,但是停留在仿真阶段，如Tao等(ASlidingModeControl-basedonaRBFNeuralNetworkforDeburringIndustryRoboticSystems)提出了一种将滑膜控制和神经网络相结合的力控制算法并应用在机器人去毛刺中，得到了较好的仿真结果；Xu等(Applicationofnovelforcecontrolstrategiestoenhancer本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统，其特征在于，包括机器人(1)、工作台(5)、打磨工具(3)、六维力传感器(2)、上位机(6)和机器人控制柜(7)；/n所述工作台(5)放置在机器人(1)前方，工作台(5)上放置有待打磨的工件(4)，机器人(1)前端设置有打磨工具(3)，六维力传感器(2)设置在机器人(1)前端与打磨工具(3)的连接处；六维力传感器(2)内部设有力信号采集模块，用于采集力信号，并将力信号发送给上位机(6)；上位机(6)运行程序后将控制信号发给机器人控制柜(7)，通过机器人控制柜(7)控制机器人(1)；/n所述上位机(6)根据六维力传感器(2)采集的力信号建立机器...

【技术特征摘要】
1.一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统，其特征在于，包括机器人(1)、工作台(5)、打磨工具(3)、六维力传感器(2)、上位机(6)和机器人控制柜(7)；
所述工作台(5)放置在机器人(1)前方，工作台(5)上放置有待打磨的工件(4)，机器人(1)前端设置有打磨工具(3)，六维力传感器(2)设置在机器人(1)前端与打磨工具(3)的连接处；六维力传感器(2)内部设有力信号采集模块，用于采集力信号，并将力信号发送给上位机(6)；上位机(6)运行程序后将控制信号发给机器人控制柜(7)，通过机器人控制柜(7)控制机器人(1)；
所述上位机(6)根据六维力传感器(2)采集的力信号建立机器人末端的法向力受力分析，采集机器人末端的法向力，设置机器人的期望力，在冲击阶段中，利用最速反馈系统规划机器人末端的参考法向力，根据机器人末端的法向力与参考法向力的误差对机器人(1)的速度进行调节，在加工阶段，利用RBF神经网络构建机器人(1)的偏移位移和控制输出量之间的关系，构成RBF神经网络打磨模型，根据RBF神经网络打磨模型对控制参数增加量进行估计，得到控制参数的增加量，根据迭代算法对控制参数不断迭代，使机器人末端的法向力和期望力的误差逐渐收敛，实现机器人的恒力打磨。


2.根据权利要求1所述的一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统，其特征在于，在建立机器人末端的法向力受力分析之前，上位机(6)需要根据六维力传感器(2)采集的力信号给机器人(1)发送位置和速度指令，具体如下：
力信号采集模块采集力信号，并将力信号发送给上位机(6)；上位机(6)发送模拟控制信号给机器人(1)的机器人控制柜(7)，通过机器人控制柜(7)控制机器人(1)产生偏移或减速，偏移位移方向、速度方向与模拟控制信号符号一致，偏移位移、速度减少量与电压绝对值大小成正比，分别用于阶段速度控制和阶段位移控制。


3.根据权利要求1所述的一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统，其特征在于，所述上位机(6)根据六维力传感器(2)采集的力信号建立机器人末端法向力受力分析，即建立机器人末端的法向力和六维力传感器坐标系的映射关系，其中传感器坐标系{T}中XY轴方向始终与机器人的XY的方向保持一致，曲面坐标系{C}中心与传感器坐标系{T}中心重合，曲面坐标系的X轴方向与曲面的切向方向相同，Y轴方向始终垂直于曲面轮廓，机器人末端的法向力为：
Fn(k)＝FSx(k)sinθ(k)+FSy(k)cosθ(k)；
其中，k为时间变量；Fn(k)为k时刻机器人末端的法向力，FSx(k)为k时刻六维力传感器坐标系x方向上的采集的力，FSy(k)为k时刻六维力传感器坐标系y方向上采集的力，θ(k)为k时刻曲面倾斜角。


4.根据权利要求1所述的一种基于打磨模型和迭代算法的机器人恒力打磨系统，其特征在于，所述最速反馈系统具体如下：



其中，fhan为最速综合函数；k为时间变量；Fr(k)为k时刻机器人末端的参考法向力；Fd为设置的期望力；△Fr为机器人末端的参考法向力的变化率；r为快速因子；h为步长；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张铁，肖蒙，邹焱飚，陈首彦，
申请(专利权)人：华南理工大学，中山市华南理工大学现代产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44