[发明专利]一种抛光打磨力-位混合控制方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制领域，具体涉及一种抛光打磨力-位混合控制方法和系统。

背景技术

机器人是现代科学技术高速集成和交融的产物，其涉及机械、控制、电子、传感器、计算机、人工智能、知识库系统以及认识科学等众多科学领域，是当代最具代表性的机电一体化技术之一。目前，对机器人进行控制的方法主要为位置控制。对于位置控制，首先判断当前运动轨迹和期望运动轨迹的误差值，然后由误差值来决定驱动器所需给出的力矩。现有的位置控制方法有计算力矩法、PID控制法和自适应法等等。然而，这些位置控制方法只适用于较简单、机器人很少与外部环境发生接触的任务。

随着机器人应用领域的扩大，机器人在很多情况下会与外部环境发生接触并产生接触力，例如，机器人运用于装配、切割、抛光、磨削、擦洗、去毛刺和研磨等场合。随着科学技术的进步和制造业的不断发展，市场对打磨抛光加工的需求不断增长。打磨抛光机器人能够实现高效率、高质量的自动化打磨，为代替人工打磨提供了一种有效的解决方案。抛光打磨机器人采用自动控制技术，能实现对复杂产品的全自动抛光打磨加工，确定加工方式和实施步骤，通过编程生成加工指令，从而完成打磨、抛光作业。

对于上述打磨抛光机器人，有些情况下我们需要利用设备产生附加的力进行加工，有些要把附加力控制在一定的范围内。而接触力的有无和大小对打磨抛光机器人的控制提出了新的要求，传统的位置控制已经不能适应打磨抛光机器人的发展要求。

发明内容

本发明实施例提供一种抛光打磨力-位混合控制方法和系统，以在打磨抛光机器人与外部环境产生接触力时提高控制精度，保证打磨过程中打磨力的恒定。

本发明实施例提供一种抛光打磨力-位混合控制方法，所述方法包括：

压力传感器获得打磨工具与加工件之间的当前打磨力Fc；

比较器计算所述打磨工具与加工件之间的期望打磨力Fd与所述当前打磨力Fc之间的差值；

模糊控制器根据所述差值的变化率Ec，采用模糊控制算法输出控制变量U控制打磨工具与加工件之间的打磨力。

本发明另一实施例提供一种抛光打磨力-位混合控制系统，所述抛光打磨力-位混合控制系统包括压力传感器、与所述压力传感器相连的比较器以及与所述比较器连接的模糊控制器；

所述压力传感器，用于获得打磨工具与加工件之间的当前打磨力Fc；

所述比较器，用于计算所述打磨工具与加工件之间的期望打磨力Fd与所述当前打磨力Fc之间的差值；

所述模糊控制器，用于根据所述差值的变化率Ec，采用模糊控制算法输出控制变量U控制打磨工具与加工件之间的打磨力。

从上述本发明实施例可知，由于可以通过压力传感器获得打磨工具与加工件之间的打磨力，通过比较器计算所述打磨工具与加工件之间的打磨力的差值，而模糊控制器可以根据所述差值的变化率，采用模糊控制算法输出控制变量控制打磨工具与加工件之间的打磨力。因此，本发明实施例提供的方法可以在打磨抛光机器人与外部环境产生接触力时提高控制精度，保证打磨过程中打磨力的恒定，从而保证了打磨效果。

附图说明

图1是本发明实施例提供的抛光打磨力-位混合控制方法的基本流程示意图；

图2-a是本发明实施例提供的压力传感器获得的打磨工具与加工件之间的力的示意图；

图2-b是本发明实施例提供的控制变量U的隶属度函数；

图2-c是本发明实施例提供的变化率Ec的隶属度函数；

图3-a是本发明实施例提供的输入为阶跃信号、刚度Ke为10N/m下由模糊控制器得到的控制曲线；

图3-b是本发明另一实施例提供的输入为阶跃信号、刚度Ke为100N/m时由模糊控制器得到的控制曲线；

图3-c是本发明另一实施例提供的输入为阶跃信号、刚度Ke为1000N/m时由模糊控制器得到的控制曲线；

图3-d是本发明另一实施例提供的输入为阶跃信号、刚度Ke为10000N/m时由模糊控制器得到的控制曲线；

图4是本发明实施例提供的抛光打磨力-位混合控制系统逻辑结构示意图；

图5是本发明另一实施例提供的抛光打磨力-位混合控制系统逻辑结构示意图；

图6-a是本发明另一实施例提供的抛光打磨力-位混合控制系统逻辑结构示意图；

图6-b是本发明另一实施例提供的抛光打磨力-位混合控制系统逻辑结构示意图；

图7是本发明另一实施例提供的抛光打磨力-位混合控制系统结构示意图。

具体实施方式