● 摘要
现有的机器人加工系统在加工工件时一般都是位置控制。如果被加工表面比较粗糙，或者表面曲率变化比较大，仅依靠位置控制难以达到理想的加工效果。而且加工工具一旦有磨损，就需要重新标定工具坐标系。否则很难保持恒定的接触力，严重时将导致加工工具和被加工工件脱离。为保持加工工具和工件之间的接触，引入力控制技术就显得尤为必要。 从力控制的执行机构来看，机器人柔性加工系统可分为：机器人力控制和磨削机力控制。本论文工作内容主要包括两部分：机器人力控制研究和一维力控制磨削机的设计。 总结了机器人力控制理论，对其中的关键性问题：位置伺服、碰撞冲击及稳定性、未知环境的约束等做了分析。以ABB机器人力控制系统为平台，进行了实验研究。 针对机器人力控制的不足，设计了一维力控制磨削机。按照模块化的设计原则，对系统软硬件了做了详尽的设计。在机械系统设计方面，传动机构采用了丝杠螺母和双滑块导轨，将力传感器安装在两个滑块之间，有效的避免了横向载荷。控制系统方面利用模糊控制、PID控制与阻抗控制相结合的方法设计了模糊自整定PID控制器，对PID参数进行在线自整定。实验表明，该方法可以有效地控制接触力，在一维加工系统中是一个很好的尝试。 论文的最后针对系统存在的问题，提出了进一步研究方向。