一种具备力反馈控制的五轴联动抛光系统

摘要

本发明公开了一种具备力反馈控制功能的五轴联动抛光系统，包括机器人本体、抛光刀具、力传感器、用于驱动机器人运动的驱动模块、用于信号输入与输出的IO模块、以及用于系统控制的控制模块；该机器人本体结构为五轴龙门式，抛光刀具一端与机器人本体相连接，五轴为X、Y、Z三个平动轴和A、C两个摆动轴；力传感器安装在机器人本体与抛光刀具之间，用于检测抛光刀具在抛光作业时沿轴线的实际抛光力，得到与目标抛光力之间的误差，利用该误差信息以及抛光刀具在两个摆动角度值对机器人本体的位置进行调整，以补偿抛光力的大小，从而不但能够实现沿三维空间中任意抛光轨迹和方向进行的抛光加工，而且能够实现对抛光轨迹中任意点的抛光力控制。

主权项

一种具备力反馈控制功能的五轴联动抛光系统，其特征是：包括机器人本体、抛光刀具、力传感器、用于驱动机器人运动的驱动模块、用于信号输入与输出的IO模块、以及用于系统控制的控制模块；所述的机器人本体结构为五轴龙门式；抛光刀具一端与机器人本体相连接，另一端可绕该连接点自由摆动；所述的五轴为X、Y、Z三个平动轴和A、C两个摆动轴，其中，X、Y、Z轴中的任意两轴互相垂直，用于实现机器人本体在三维空间中任意位置的定位；A轴是抛光刀具相对于X轴与Y轴所构成的XY平面的摆动轴，C轴是抛光刀具在XY平面内相对于X轴的摆动轴，X、Y、Z、A与C轴用于实现抛光刀具的摆动端在三维空间中任意位置和方向的定位；所述的力传感器安装在机器人本体与刀具之间，假设抛光刀具与机器人本体之间的连接点为M，抛光刀具与待抛光工件抛光面的某一接触点为P，所述的力传感器用于检测刀具在P点进行抛光作业时，沿轴线PM方向的抛光力；工作状态时，在三维空间中，设定抛光刀具在抛光面的目标抛光轨迹，以及在该目标抛光轨迹中某一点P的目标抛光力为Fp；通过控制模块控制驱动模块，以驱动机器人本体运动至三维空间中的M(x,y,z)位置，带动抛光刀具在抛光位置P点进行抛光，根据抛光刀具在P点的摆动坐标值(a,c)以及长度L得到P点在三维空间的坐标为P（x+Lcos(a)cos(c)，y+Lcos(a)sin(c)，z+Lsin(a)）；力传感器检测出在P点沿PM方向的实际抛光力为Fc，通过IO模块输入该信息至控制模块，控制模块根据在P点的目标抛光力与实际抛光力之间的误差Fe=Fp‑Fc，控制驱动模块进行修正，以补偿机器人本体在三维空间上的进给量（dx，dy，dz）分别为（Fe P_f cos(a)cos(c),Fe P_f cos(a)sin(c),Fe P_fsin(a)），其中P_f指代该位置修正的速率，从而实现P点的抛光力达到目标抛光力。