基于力_位混合控制的机器人复杂形面打磨

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100003硕士学位论文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：机械工程论文题目：基于力/位混合控制的机器人复杂形面打磨英文题目：RobotComplexSurfaceGrindingBasedonHybridForce/PositionControl学生姓名：郭晓东导师姓名：张文志副教授二○一八年六月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要随着社会的发展，人们对于工业产品的质量和性能指标提出了更高的要求，这对于生产制造领域的工作任务提出了新的挑战。而体现产品高质量、高性能的一个重要

2、指标，就是对于产品表面光洁度要求的不断提高。在加工制造业中，打磨、抛光、去毛刺等成为了亟待提高的生产工序。传统打磨方法常使用手工打磨，手工打磨具有生产周期长，加工质量匀一性差等不足，并且对工人的身体健康造成极大的伤害。机器人打磨方法可以克服手工打磨方法的不足，成为了现代化生产力的一种发展趋势。为了确保机器人的打磨加工精度，本文对机器人的运动学以及控制规律进行了分析，制定了工业机器人力/位混合的控制方案，从理论到仿真实验详细论述了机器人力/位混合控制方案的实现方法。对工业机器人打磨的背景进行阐述，简要介绍工业机器人磨削的国内外研

3、究现状以及目前研究中存在的难点，指出本文研究的工程意义及研究方法。针对德国库卡机器人KR16-2进行了建模，建立了KR16-2的D-H参数和各个关节的位姿变换矩阵。通过求解机器人的正、逆运动学方程，对机器人末端执行器的运动轨迹进行规划，将末端执行器的运动转换成各个关节上的旋转角度的运动。分析了库卡机器人的动力学模型，得出了机器人各个关节的运动与产生运动所施加的力矩之间的关系。介绍了力/位混合控制的基本原理，将机器人的打磨任务放到两个相互正交的方向上分别进行控制，利用选择矩阵在力控和位控之间进行转换，实现机器人的力/位混合控制。

4、引入跟踪微分器的概念，设计了基于跟踪微分器的力控制方法，进一步提高了机器人的力控制精度，使机器人末端执行器的接触力更稳定。最后，使用ADAMS虚拟样机和MATLAB进行联合仿真，得出库卡机器人末端执行器的力变化曲线以及各关节的运动变化曲线，通过仿真实验的方法验证了机器人力/位混合控制方法具有可行性。关键词：力/位混合控制；机器人；打磨；ADAMS与MATLAB联合仿真I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofsociety,peopleputforwardhigherrequireme

5、ntsforthequalityandperformanceofindustrialproducts,whichbringsnewchallengestotheworktasksinthefieldofproductionandmanufacturing,andembodiesanimportantindexofhighqualityandhighperformanceofproducts.Intheprocessofmanufacturing,grinding,polishinganddeburringhavebecomea

6、nurgentproductionprocesstobeimproved.Traditionalgrindingmethodsoftenusemanualgrinding,whichhasalongproductioncycle,poorprocessingqualityandotherdeficiencies.Andcausedgreatharmtothehealthofworkers.Robotgrindingmethodcanovercomethemanualgrindingmethod.Inordertoensuret

7、heprecisionofgrindingandmachiningofrobot,thekinematicsandcontrollawofrobotareanalyzed,andthecontrolschemeofforce/positionmixingofindustrialrobotisestablished.Fromthetheorytothesimulationexperiment,therealizationmethodoftherobotforce/positionhybridcontrolschemeisdisc

8、ussedindetail.Thispaperexpoundsthebackgroundofindustrialrobotgrinding,brieflyintroducesthedomesticandforeignresearchstatusofindustrialrobo