题目：力控制机器人砂带磨削系统设计与研究

对于目前用于加工航空发动机叶片等具有复杂曲面工件的机器人砂带磨削系统而言，其所能达到的加工效果只是在工件外表面均匀地去除一层材料从而得到具有较高的表面光洁度的产品。但是经过此加工工序后仍然不能消除工件的外形尺寸与设计阶段的CAD模型之间存在形状误差，为此需要进行修型磨削，从而来修正工具表面的尺寸误差，得到合格的工件。在修型磨削当中，最关键的技术是实现给定点上的给定量磨削，而磨削力是影响磨削量的一个关键的因素之一，因此有必要出开发力控制机器人砂带磨削系统以此来满足精加工的需要。机器人砂带磨削系统实现对磨削力的控制有两种方式：一是在机器人上实现力控制；二是在砂带磨削机这一端实现力控制，再结合机器人的位置控制，实现机器人磨削功能。本文分析了两种力控制方式各自的优缺点，并着重介绍了采用第二种方式设计的机器人砂带磨削系统以及对其做的相关研究。在本文当中首先介绍了机械部分方案的设计，采用了导轨滑块机构，并将力传感器以及低磨擦汽缸布置在与导轨平行的方向，这样有效的避免了横向载荷，同时采用线性位移传感器实时检测接触轮的浮动量以此来补偿砂带水平方向分力的变化。在控制系统当中采用S7-200系列PLC驱动气动比例减压阀来使低磨擦气缸输出一定的气缸推力，并结合压力传感器反馈回来的压力值实现了对磨削压力的半闭环控制，同时根据气动伺服控制存在滞后性以及空气具有可压缩性大的缺点设计了参数自整定模糊PID控制器，对PID参数进行在线整定，以此改进控制效果，实现磨削压力的精确控制。最后介绍了为了验证磨削压力的控制效果而设计的叶片磨削实验，并对实验结果作了对比和分析。论文最后针对系统存在的不足，提出了进一步的改进意见。