工业机器人的应用在我国各行各业得到迅猛的发展,给制造业注入了一股新的活力。产品零件打磨是当前工业机器人应用领域中的一个难点。为了使工业机器人适应打磨加工的需求,在位置轨迹控制的基础上,往往需要对工业机器人在实际打磨加工过程中产生的接触应力进行有效的控制。

工业机器人打磨抛光的一维恒力装置及其控制方法,主要内容如下：首先,针对打磨工业机器人在打磨加工过程中对接触应力的柔顺控制问题,对两类相关控制方法和装置进行了分析。其次,提出以音圈电机作为动力输出元件的一维恒力装置,并对装置工作原理进行分析。提出基于力传感器的电机闭环力反馈控制系统,通过动态调节电机电流,使得打磨接触力保持在相对恒定范围以内。再次,对一维恒力装置进行了软硬件设计。在硬件方面,进行了机械结构、控制系统硬件框架、电路整体方案设计,选择STM32作为控制电路的主控芯片。

根据STM32特性设计了基于传感器通讯电路、PCF8591数据采集电路、姿态检测电路。在软件方面,提出了以μcos-Ⅲ嵌入式实时操作系统的软件层次结构,同时设计并改进控制系统的离散PID控制器。提出了基于重力加速度传感器与三轴陀螺仪的恒力装置姿态传感器互补滤波算法对姿态传感器信号进行改进,有效消除了三轴陀螺仪积分累积误差和重力加速度传感器响应速度慢的缺陷。

首先是通过实验采集不同受力下对应电压输出的数据,通过*小二乘法拟合得到力与电压间的关系,实现对装置的标定工作。接着测试装置的动态响应特性,将目标力设计成方波信号输入,观察恒力装置的输出,通过实验得到恒力装置的力跟随输出平均响应时间为53.6ms、*大超调量平均值为调节幅度的11.15%,动态性能表现优秀。*后对装置进行打磨实验,装置在打磨工件时大部分时间测得力偏差**值保持在2N之内,偏差**值峰值为5N,打磨后工件表面比较光滑均匀,打磨效果良好。

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