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六维力传感器在汽车安全实验与机器人行业的应用

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案例应用

六维力传感器在汽车安全实验与机器人行业的应用

伴随着航空、磨具、船舶和汽车等精密制造业的飞速发展,其对产品的精度及外观要求越来越高,六维力传感器使得智能打磨作业在现代制造业当中应用越来越广泛。工业机器人作业在智能制造生产线中占有十分重要的地位,传统的位置控制型机器人往往无法满足高精度作业任务的要求,因此需要在机器人控制中引入力控系统,提高机器人的控制精度,并对接触力进行控制实现工业机器人的柔顺恒力打磨。
 
本文设计了一种基于力控制算法的工业机器人恒力打磨系统,由机器人本体、六维力传感器、气动打磨机、电气比例调压阀、恒力打磨装置、机器人控制器和PC机等硬件组成。根据打磨机器人控制系统的结构和性能需求,完成了工业机器人恒力打磨工作站的结构设计和实验平台的搭建,并根据打磨过程中对恒定接触力的要求设计了恒力打磨装置。本系统所涉及的力控制算法以模糊PID控制为基础,利用六维力传感器采集机器人末端受到的外力信号作为输入,机器人末端法兰安装的恒力打磨装置作为输出。将控制系统中附加力信号转换模块、滤波模块和重力补偿模块对采集到的模拟量信号进行处理,得到打磨工具与工件间实际的接触力;然后对系统建立数学模型,基于MATLAB对建立的数学模型进行仿真分析,验证力控制算法的可行性。
 
通过对比试验验证所设计的打磨作业力控制算法优越性;并且对系统设置不同的接触力来验证系统在打磨过程中接触力变化范围的稳定性,侧面验证六维力传感器在打磨作业力控制算法的准确性;最后对工件打磨前后粗糙度进行对比,验证本系统打磨控制算法的可行性。采用本系统的力控制算法,能够实现打磨过程中柔顺的位置补偿,保证打磨工具与工件间恒定的接触力,从而完成机器人对工件柔顺控制的恒力打磨作业。本系统不仅可以实现在打磨作业过程中恒定接触力控制的要求,并且兼顾机器人的灵活性,能够打磨大型复杂曲面工件。