基于力传感器的工业机器人力控试验系统的研制

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1、基于力传感器的工业机器人力控试验系统的研制　　摘要：随着工业机器人在汽车零部件等相关试验中的应用不断深入，单纯使用位置控制的工业机器人已无法满足某些汽车零部件试验中控制力和监测力的应用要求。本文研制了一种基于力传感器的机器人力控系统，该系统是以IRB4600机器人为平台，由三分力传感器、力传感器放大器、模拟量输入端子模块、DeviceNet总线耦合器和工控机等组成。该系统具有力闭环控制和监测功能，根据力值的反馈可以调节机器人的姿态来达到试验要求。通过座椅强度耐久试验的结果分析，表明该系统可以满足机器人力控制方面汽车零部件试验的需求。　　关键词：工

2、业机器人；力控制；三分力传感器；LabVIEW软件　　中图分类号：U467.3文献标识码：A文章编号：1005-2550（2016）06-0098-04　　Abstract：Withthoroughapplicationofindustrialrobotsintheautomotivecomponentstest，theindustrialrobotsusingpositioncontrolhavebeenunabletomeettheapplicationrequirementsofthemonitoringforceinsomeautomob

3、ilecomponentstest.Theindustrialrobotforcecontrolsystembasedonforcesensorhasbeendevelopedinthispaper.ThesystemisbasedontheplatformofIRB4600robot，usingthethree-dimensionalforcetransducer、forcetransduceramplifier、analoginputterminal7module、DeviceNetbuscouplerandindustrialcontrol

4、computeretc.Accordingtothefeedbackfore，thesystemhavingthefunctionofforceclosed-loopcontrolandmonitoringcanadjusttheattitudeoftherobottomeetthetestrequirements.Theresultofseatstrengthdurabilitytestshowsthatthesystemcanmeettherequirementofthetestofautomobilecomponentsinrobotfor

5、cecontrol.　　KeyWords：Industrialrobot；Forcecontrol；Three-dimensionalforcetransducer；LabVIEWsoft　　1引言　　近年来，中国汽车工业发展迅速，市场规模、生产规模迅速扩大，汽车工业已成为国民经济支柱产业。汽车厂家越来越重视汽车的零部件质量，随着质量的重视，汽车零部件的试验种类越来越多，试验方法越来越难。汽车发展的这段时间，工业机器人的发展也非常迅猛。工业机器人具有工作效率高、稳定可靠、重复精度好、动作灵活等优势[1]，工业机器人的应用领域不断得到拓展，所能够完

6、成的工作日趋复杂，特别应用于汽车制造和汽车试验中。7　　众所周知，机器人在空间中的运动总体概况起来可以分为两种形式：一种是机器人末端执行器的运动不受任何形式的约束，对这种运动可以采取纯位置进行控制。如传统工业机器人当中运用最广泛的喷漆，弧焊这些不与环境物体相接触的运动。另一种是机器人末端的运动受到空间的约束，这种形式的机器人运动随着科技的发展已经越来越多的运用到工业生产当中。这种作业都会发生机器人和环境的交互作用，把这种作用力称作是接触力，即机器人具有力控功能[2]。机器人通过力传感器与外界环境进行交互，从而调整机器人的位置姿态来满足要求。　　现

7、在很多汽车零部件试验不仅需要走既定的轨迹，还需要记录轨迹过程中的力，例如换挡机构耐久试验中要监测换档力，汽车座椅强度耐久试验要求用假臀模型以一定范围的垂直力挤压座椅等试验。因此具有力控的机器人[3]才能完成上述试验。　　本文就是基于上述现状，研制了机器人力控系统。该系统是以IRB4600机器人为平台，利用三分力传感器、力传感器放大器、模拟量输入端子模块、DeviceNet总线耦合器和工控机等设备研制了具有力控闭环的工业机器人力控试验系统。基于该系统完成了座椅强度耐久试验，从试验结果分析，该系统完全可以满足机器人力控制方面试验的需求。　　2系统的研

8、制需求和工作原理　　2.1系统的研制需求　　现有ABB机器人都只能进行纯位置控制，可以用于轨迹类试验例如车门开闭耐久试验，然而一些零部件