基于主动柔顺法兰的抛光机器人自适应阻抗控制研究

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1、工程硕士学位论文基于主动柔顺法兰的抛光机器人自适应阻抗控制研究RESEARCHONADAPTIVEIMPEDANCECONTROLOFPOLISHINGROBOTBASEDONACTIVECOMPLIANTFLANGE袁乐天哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TP241.3学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文基于主动柔顺法兰的抛光机器人自适应阻抗控制研究硕士研究生：袁乐天导师：高会军教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年

2、6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TP241.3U.D.C：621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONADAPTIVEIMPEDANCECONTROLOFPOLISHINGROBOTBASEDONACTIVECOMPLIANTFLANGECandidate：LetianYuanSupervisor：Prof.HuijunGaoAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngin

3、eeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechanicalEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要机器人的柔顺性表现在其与外界环境发生接触时顺应能力，这个特性可以帮助人们完成许多复杂的工作，比如装配、去毛刺、抛光。本文围绕机器人抛光对柔顺控制展开了研

4、究，其中抛光法向力对工件的表面加工质量影响最大，本文以抛光法向力的恒力控制为出发点，对机器人抛光接触力进行柔顺控制研究。首先，本课题根据抛光工艺的需求，设计了一个机器人末端夹持的气动抛光工具主动柔顺法兰。对主动柔顺法兰的各个部分进行数学建模，在气动非线性建模过程中进行线性化处理。对气缸摩擦力的分析采用LuGre摩擦力模型进行实验研究，通过参数辨识获得气缸摩擦力的数学表达式。将主动柔顺法兰的各个部分进行数学解算，获得其传递函数并进行稳定性分析。接着，在机器人进给运动控制方面，建立机器人坐标系，得出机器

5、人运动学的正逆解表达式。在此基础上，借鉴数控铣削的加工方法，采用行切法对机器人抛光加工进行路径规划研究，获得可以用于抛光加工轨迹的数学表达式，并进行仿真研究，对在求机器人逆解的过程中可能出现的问题给出相应解决方案。然后，在机器人的接触力控制方面采用阻抗控制，建立基于位置的阻抗控制模型，通过仿真进行阻抗参数辨识，并对其稳态误差进行理论研究。针对阻抗控制存在的不足，根据李雅普诺夫渐进稳定性定理，提出自适应阻抗控制算法，得到自适应控制的表达式，搭建自适应阻抗控制的仿真模型，通过仿真研究算法对环境适应性。最

6、后，搭建基于主动柔顺法兰的机器人抛光实验平台，采用自适应阻抗控制算法进行抛光接触力的控制，通过大量的实验来验证算法的可行性和鲁棒性。关键词：柔顺控制；机器人抛光；主动柔顺法兰；阻抗控制；自适应-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractThecomplianceofarobotisreflectedinitsadaptabilitywhenitcomesintocontactwiththeoutsideenvironment,whichcanhelppeoplecompletemanycom

7、plicatedtasks,includingassembling,deburring,polishingandsoon.Thispaperfocusesonthecompliantcontrolofpolishingrobots.Thepolishingnormalforcehasagreatinfluenceonthesurfaceprocessingqualityoftheworkpiece,thispapertakestheconstantforcecontrolofthepolishing

8、normalforceasthestartingpointtostudythecontactforcecontroloftherobotpolishing.First,thispaperdesignsaflange-shapedpneumaticpolishingmechanismheldbytheendoftherobotcalledactivecompliantflange,basedonpolishingprocessingrequirements.Themat