[发明专利]一种抛光打磨机械臂控制系统及方法

说明书

本申请涉及机器人控制技术的技术领域，尤其是涉及一种抛光打磨机械臂控制系统及方法,包括机械臂，机械臂上设有图像采集模块、模板制作模块、识别模块和执行模块；图像采集模块用于采集目标物的图像信息，提取图像的特征信息；模板制作模块用于以参照物为对象制作全角度模板，提取模板的特征信息；识别模块用于特征信息的匹配识别，以确定待打磨工件和匹配模板；识别模块包括修正模块，用于获取匹配模板和待打磨工件的特征点，计算特征点之间的偏差并修正；执行模块用于对工件进行打磨；执行模块包括力控算法子模块，用于对打磨力进行恒力柔顺控制；本发明具有增加实际打磨的柔顺性，提高加工质量的效果。

技术领域

本发明涉及机器人控制技术的技术领域，特别是一种抛光打磨机械臂控制系统及方法。

背景技术

在现有生产过程中，针对不同类型的物体执行抛光打磨的工序时，需要先通过模板对物体的轮廓进行识别，在确认是待打磨目标后，再执行对应的打磨操作；在得到匹配模板后，根据匹配模板的特征点来制定对待打磨工件的打磨轨迹，但在现有技术中，因为匹配模板与实际的待打磨工件之间还存在一定的位置偏差，当机械臂在基于匹配模板的特征点进行操作时，会导致机械臂无法精准对接物体上的实际特征点，会在打磨过程中出现操作失败或操作不稳固的情况；并且在实际打磨过程中，待打磨工件的表面可能会存在瑕疵，比如轮廓出现较小的凹凸部分，由于机械臂自身刚度较大，瑕疵会导致机械臂与工件的接触力过大或过小，造成对工件加工精度的影响。

发明内容

针对上述缺陷，本发明的目的在于提出一种抛光打磨机械臂控制系统及方法，能够感知加工过程中打磨力的变化，做出实时动态响应，具有增加实际打磨的柔顺性，提高加工质量的效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种抛光打磨机械臂的控制系统，包括机械臂，所述机械臂上设有图像采集模块、模板制作模块、识别模块和执行模块；

所述图像采集模块用于采集目标物的图像信息，并提取图像的特征信息；

所述模板制作模块用于以参照物为对象制作全角度模板，提取每一模板的特征信息，并存储至识别模块；

所述识别模块用于将所述图像信息与全角度模板的特征信息进行匹配识别，以确定待打磨工件和匹配模板；

所述识别模块包括修正模块，所述修正模块用于获取匹配模板的特征点和待打磨工件的实际特征点，计算匹配模板的特征点与待打磨工件的实际特征点的偏差，并对偏差进行修正，得到修正后的打磨轨迹；

所述识别模块与执行模块信号连接，当识别模块判断当前物体为待打磨工件时，执行模块根据修正后的打磨轨迹对工件进行打磨；

所述执行模块包括力控算法子模块，所述力控算法子模块用于在抛光打磨过程中对打磨机械臂的打磨力进行恒力柔顺控制，以修正打磨机械臂的末端位置，保持恒定的打磨力大小。

优选的，所述力控算法子模块包括微分跟踪器TD、比例微分控制器PD、状态观测器ESO及运算子模块，用于执行以下步骤：

步骤1：识别模块将测量的异常轮廓S₁前馈到微分跟踪器TD，进行前后区间提前控制的平滑过渡,测量的异常轮廓S₁与工件轮廓S进行比较，得到轮廓误差值S₂，在微分跟踪器TD中通过调整参数，为比例微分控制器PD提供轮廓误差信号R₁及对应的轮廓误差微分信号R₂：

S₂＝S-S₁

R₁(k+1)＝R₁(k)+hR₂(k)