[发明专利]智能力控机器人磨削加工系统和方法

权利要求书

1.智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于：加工系统包括计算机、工业照相机、机器人、机器人控制器、校准及补偿系统、安全防护单元、力传感器和自动换刀系统；所述计算机与工业照相机连接，机器人控制器与计算机、机器人、校准及补偿系统、安全防护单元、力传感器、自动换刀系统连接；

该加工系统的加工方法，包括以下步骤：

计算机接收工业照相机采集的工件扫描数据并生成刀具路径，并将刀具路径转换为机器人姿态和末端路径；

机器人控制器通过校准及补偿系统对机器人姿态和末端路径进行校准和补偿；

机器人控制器将校准补偿后的机器人姿态和末端路径为目标控制各关节运动，同时根据打磨加工参数以及刀具接触力的控制对机器人姿态和末端路径进行调整，实现了机器人自动化打磨加工过程中的姿态控制和恒力控制；

所述机器人控制器通过校准及补偿系统对机器人姿态和末端路径进行校准和补偿包括以下步骤：

1)以机器人所有关节的零点作为各起始原点，由激光测距仪记录下各起始原点；

2)机器人控制器控制机器人末端从起始点移动设定距离，再通过激光测距仪测量出到达点的坐标；

3)激光测距仪根据起始点和到达点得到机器人末端行走的测量值，机器人控制器将该测量值与设定距离进行对比并作差，得出机器人行走的误差；

4)重复步骤2)—3)多次得到误差平均值，作为校准数据输入到机器人控制器，将该校准数据转换为各关节姿态误差分别与各关节姿态求和，即得到校准补偿后的机器人姿态。

2.根据权利要求1所述的智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于：所述校准及补偿系统包括激光测距仪和安装在机器人末端的反射器，所述激光测距仪与机器人控制器连接。

3.根据权利要求1所述的智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于：所述安全防护单元包括急停按钮、安全光幕、安全门锁开关、报警装置和防撞检测器，均与机器人控制器连接。

4.根据权利要求1所述的智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于还包括与计算机连接的虚拟示教器，所述虚拟示教器包括手持端和数据记录端,数据记录端与计算机连接。

5.根据权利要求1所述的智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于所述计算机接收工业照相机采集的工件扫描数据并生成刀具路径包括以下步骤：

计算机通过工业照相机对实际加工的工件进行数字化扫描生成点云/网格文件，再通过逆向工程生成实际工件的3维模型数据；

将3维模型数据与设计时使用的工件模型数据进行比较，得出待加工工件模型数据和实际3维模型之间的尺寸差异，将此差异作为加工参数输入到刀具路径规划软件中得到刀具路径。

6.根据权利要求1所述的智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于所述将刀具路径转换为机器人姿态和末端路径通过机器人路径规划软件实现。

7.根据权利要求1所述的智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于所述将刀具路径转换为机器人姿态和末端路径通过虚拟示教器实现，具体为通过手持端模拟实际机器人末端的行走路径，数据记录端将模拟的刀具路径、移动速度、接触力、刀具角度记录到计算机。

8.根据权利要求1所述的智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于所述根据打磨加工参数以及刀具接触力的控制对机器人姿态和末端路径进行调整具体为：根据打磨参数知识库输出的控制参数调整各关节姿态：

A.根据切削速度得到电机转速参考值控制各电机转速；

B.根据法向切削力得到压力参考值，与力传感器测量值进行刀具接触力的闭环控制；

C.根据刀具倾角得到机器人姿态参考值控制各关节姿态；

D.根据走刀次数得到换刀命令控制机器人末端关节运行到达自动换刀系统，选择刀具类型并自动更换。

9.根据权利要求1所述的智能力控机器人磨削加工系统，其特征在于所述根据打磨加工参数以及刀具接触力的控制对机器人姿态和末端路径进行调整具体为：根据虚拟示教器输出的参数信息调整各关节姿态：

A.根据移动速度控制各关节的电机转速；

B.根据接触力作为参考值和力传感器测量值进行力的闭环控制；

C.根据刀具角度转换为机器人姿态参考值控制各关节姿态。