基于精确力控制和离线编程的工业机器人磨削系统研究

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目前,中国已经成为全球最大的卫浴产品生产与销售国家,卫浴洁具占世界总量的30%,卫浴配件约占世界总量的35%。在卫浴洁具行业的生产中,很多产品需要磨削、抛光,卫浴洁具产品的磨削、抛光主要采取人工作业。人工磨削水暖洁具存在产品质量一致性差、档次低等问题,更为严重的是人工磨削产生的噪声和粉尘容易使工人患上职业病,影响身体健康。随着企业用工成本的升高和招工困难问题的出现,人工磨削已经严重制约着我国水暖洁具卫浴产业的升级和健康发展。  随着工业自动化的迅速发展,工业机器人已成为自动化的核心装备,在众多领域得到了应用,以工业机器人为核心的自动化磨削系统也得到了良好的发展,工业机器人磨削系统可以很好地解决人工磨削存在的问题。  针对水暖产品的磨削特点,本文主要研究了基于精确力控制和离线编程的工业机器人磨削系统,并对砂带磨削机的功能及关键结构(调偏机构、进给机构和中间轮机构)的设计进行了分析。介绍了力控轮建模、力控制原理,在力控制的基础上介绍了工具坐标系的标定原理与方法以及夹具坐标系的标定方法,为工业机器人离线编程的应用提供了理论依据。同时分析了示教编程和离线编程的特点,阐述了砂带磨削中的工业机器人离线编程原理。利用线激光器配合摄像机对工业机器人夹持工件产生的姿态偏差进行了测量。最后介绍了工业机器人磨削系统的实验,通过磨削实验结果分析,验证了系统所用关键技术的有效性。  系统采用精确的力控制技术,保证了工件表面均匀的磨削量;运用独特的标定技术解决了理论模型与实际对象之间的位姿关系一致性问题,在此基础上运用离线编程技术,提高了工业机器人应用的自动化程度、产品加工质量和生产效率;对零件磨削时夹持误差的校正研究,使得工业机器人程序具有了可移植性,同时提高了工件的磨削精度。
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