[发明专利]基于位置控制模式的工业机器人伺服焊钳力矩控制方法

说明书

技术领域

本发明属于工业机器人控制技术领域，特别涉及一种基于位置控制模式的工业机器人伺服焊钳力矩控制方法。

背景技术

目前点焊工业机器人的焊钳有两种类型：气动焊钳和伺服焊钳。气动焊钳是用气缸驱动焊钳的动电极完成点焊动作，其优点是结构简单、成本较低，缺点是压力不好调节，只能适用于一个状态的产品。伺服焊钳由伺服电机经过减速机带动皮带驱动动电极完成点焊动作，其优点是压力可调、速度快、效率高。现目前应用于汽车整车、零部件的点焊工业机器人，多采用伺服焊钳。

伺服焊钳的工作过程如下：①机器人走到相应点位位置(焊钳运行至焊前开合量)；②焊钳运行至压住焊板；③焊钳加压到指定的压力；④压力持续一段时间后，打开焊枪到指定焊后开合量。上述点焊工作过程中，加压到指定压力为关键工序。为实现对压力的控制，行业内目前有两套方案，一为使用可以支持力矩控制模式的机器人控制器，通过标定压力和力矩后，即可实现压力控制；二是在焊钳上附加压力传感器，也可实现压力控制。以上两种方案均有不足之处，第一种方案需要支持力矩控制模式的机器人控制器，这样就限制了控制器的选型范围，且该种控制器的价格较高；第二种方案没有了控制器的选型限制，但需要附加压力传感器，也同样增加了成本。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述背景技术的不足，而提供一种性价比较高的基于位置控制模式的工业机器人伺服焊钳力矩控制的方法。

位置控制模式的控制器可以直接控制电机转角，只能通过解算间接得到电机力矩的数值。

本发明所涉及的基于位置控制模式的工业机器人伺服焊钳力矩控制的方法，其步骤如下：

1)对点焊工业机器人进行伺服焊钳的压力标定，得到焊钳压力—电机力矩—电机转角的数据；

2)利用最小二乘法对上述焊钳压力—电机力矩—电机转角的数据数据进行拟合，并逆推得到所需焊钳压力的对应电机力矩和电机转角；

3)根据第2)步所获得数据，逐步加载到指定电机转角，并监视电机力矩，即可实现伺服焊钳的力矩控制。

在实际使用过程中，采用本发明技术控制电机转角并监控电机力矩，即可实现位置控制模式控制器控制伺服焊钳的压力。

本发明具有如下优点：

1、使用位置控制模式的控制器实现了伺服焊钳的力矩控制；

2、相比行业内的两种伺服焊钳的力矩控制方案，本发明方案的成本更低，控制更精准。

附图说明

图1为本专利算法的原理图

图2为本专利算法的实例图

图3为本专利算法的实例图

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例

本实施例为使用位置控制模式的控制器进行点焊工业机器人焊钳的力矩控制，其步骤如图1所示。

首先取得焊钳压力与电机转角的对应数据组和焊钳压力与电机力矩的对应数据组，通过最小二乘法对数据进行拟合，然后通过逆推得到指定焊钳压力对应的电机转角和电机力矩，在取得该数据的基础上，逐步加载并监控电机力矩即可实现焊钳的力矩控制。

实施例

本实施例为一点焊工业机器人的实测焊钳压力数据见表1，其中电机转角数据转换为位移值。

表1某型号点焊工业机器人伺服焊钳压力数据

从上表得到位移-焊钳压力数据表和电机力矩-焊钳压力数据表，利用最小二乘法对数据进行拟合，拟合曲线见图2和图3。逆推得到指定压力300N下的位移值和电机力矩分别为：0.524mm、0.663Nm。按此数据逐步加载并监控电机力矩即可实现焊钳的力矩控制。