[发明专利]机器人打磨装置及其打磨方法

说明书

技术领域

本发明涉及机器人材料加工领域，具体涉及一种机器人打磨装置及其打磨方法。

背景技术

目前，打磨行业自动化水平较低，相当一部分打磨由熟练的工人手工完成。手工打磨劳动强度大、费时、效率低，且打磨产生的粉尘损害人的身体健康。机床打磨效率高，但机床打磨加工通用性不强，可拓展很差，并且专业的机床价格昂贵。机器人打磨自动化程度高，可控性强，易于拓展，通用性强，且机器人的价格相对便宜。有少数几家机器人公司研发了打磨机器人系统，但它们专业性较强，只针对几种特定的工业品，且系统非常复杂。

发明内容

本发明为了克服以上现有技术存在的不足，提供了一种机器人打磨装置，结构简单、易于控制、通用性强。

本发明的另一目的在于提供一种机器人打磨装置的打磨方法，提高生产效率，降低成本，提高加工质量，可用于复杂曲面的打磨。

本发明的目的通过以下的技术方案实现：本机器人打磨装置，包括机器人、传感器固定座、力传感器、固定底座、电动打磨机和位移传感器，所述电动打磨机和位移传感器安装在固定底座上，固定底座固定在力传感器的面板上，力传感器固定在传感器固定座上，传感器固定座固定在机器人末端。传感器固定座一端固定于机器人末端上，另一端托住并固定力传感器，保护了力传感器并增强了连接的稳定性。

所述固定底座连接连接片，电动打磨机通过2个夹持片安装在连接片上，位移传感器通过2个夹持片安装在转角上，转角安装在连接片上。

所述连接片为平面直角形。

所述转角为空间两个直角弯折。

所述电动打磨机的打磨头通过卡头夹紧在电动打磨机的机体上。拧紧或松开卡头，可以更换不同种类和型号的打磨头。

所述电动打磨机和位移传感器的轴线方向均为沿机器人末端的Z轴方向，且位移传感器顶部的探针比电动打磨机的打磨头所述Z轴方向上超出1-5mm。

所述力传感器为六维力传感器。

机器人打磨装置的打磨方法包括以下步骤：

①根据理论轮廓模型规划加工轨迹并确定加工的起刀点；

②令机器人末端以小于5cm/s的速度接近工件；

③当位移传感器的探针产生压缩变形，令机器人末端匀减速至速度为零，停止Z轴方向的前进，这样可避免电动打磨机碰撞工件；

④开始沿加工轨迹加工，位移传感器在前，打磨头在后，加工轨迹的加工控制包括C和E-C，C为力控制选择矩阵，E为单位矩阵，E-C为位置控制选择矩阵；  由于只需控制机器人末端的Z轴方向的接触力，则C＝diag[0，0，1，0，0，0]，diag表示矩阵的对角线元素，其他非对角线元素全为0；

六维力传感器的测量值包含力值、力矩值，其中，力值^SF_M包括工件的反作用力^SF_G、设备重力^SF_G、设备惯性力^SF_I，即：^SF_M＝^SF_H+^SF_G+^SF_I

S为六维力传感器坐标系，M代表测量值，H为工件，G为设备，I为惯性，所述设备包括：固定底座、连接片、夹持片、转角、电动打磨机、位移传感器；

机器人沿加工轨迹打磨时，速度为恒速，加速度为0，设备惯性力^SF_I为0；

对设备重力^SF_G进行力补偿，消除^SF_G对^SF_M的影响；设备重力^SF_G在基坐标系中可表示为B为基坐标系，“′”代表矩阵转置；

设S相对于B的旋转变换为机器人坐标系T相对于S的旋转变换为T相对于B的旋转变换为R表示坐标系的旋转变换；