【摘 要】
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随着中国制造2025战略的提出,中国正处于从大国到工业强国的重要转型时期,伴随着互联网时代浪潮,制造业对于生产设备的自动化、智能化要求越来越高。随着传感器技术、人工智能、运动控制算法等先进技术的快速发展,机器人作为代替人工作业的重要智能设备,越来越多的应用于先进制造业中,极大的提高了工业生产效率和品质。打磨作业是工业生产中必不可少的一环,本文基于我国打磨行业现状,从实际应用的角度,针对小型工件的打
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随着中国制造2025战略的提出,中国正处于从大国到工业强国的重要转型时期,伴随着互联网时代浪潮,制造业对于生产设备的自动化、智能化要求越来越高。随着传感器技术、人工智能、运动控制算法等先进技术的快速发展,机器人作为代替人工作业的重要智能设备,越来越多的应用于先进制造业中,极大的提高了工业生产效率和品质。打磨作业是工业生产中必不可少的一环,本文基于我国打磨行业现状,从实际应用的角度,针对小型工件的打磨,设计了一套基于机器视觉和六维力传感器的智能打磨系统,结合遥操作技术、深度学习、六维力传感器以及运动控制等技术,通过多传感器融合的方式实现了对工件的示教打磨、跟随打磨和自主打磨。本文主要研究内容包括:(1)针对传统示教打磨无示教力感的问题,搭建了力反馈遥操作示教打磨系统,使用力反馈手控器作为主控端,对从端机械臂进行遥操作控制,机械臂末端安装有六维力传感器,感知机械臂末端与环境的接触力,将接触力通过手控器反馈给操作者,以此感受打磨过程中真实的接触力,实现力反馈遥操作示教打磨。(2)根据打磨需求设计了一款六维力传感器,包括机械结构设计、硬件电路设计以及采集系统设计,针对打磨时的高频振动,对采集数据进行滤波,并对工具自重对传感器数据的影响做了重力补偿,获得真实的打磨接触力。(3)搭建视觉系统,根据相机标定结果确定图像真实坐标并矫正成像畸变,采用Mask R-CNN网络对工件缺陷进行识别和分割,对缺陷进行智能分类和定位,并基于Halcon设计尺寸检测算法对工件尺寸进行测量。采用机器视觉的方法辅助操作者进行缺陷检测和尺寸测量。(4)设计控制算法对示教曲线进行跟随控制,非打磨阶段采用PID控制进行位置跟随,在打磨阶段,采用位置型阻抗控制,结合六维力传感器采集数据对打磨过程进行力-位控制,实现示教打磨后的跟随打磨。(5)设计实验验证跟随打磨控制效果,并通过实验观察实际打磨效果。在此基础上,设计自主打磨运动策略,实现对简单工件的无示教自主打磨。
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