一维力控制机器人砂带磨削机设计*王留呆1,贠超1,彭伟1,李成群1,孙云权2(1.北京航空航天大学机器人研究所,北京100083;2.廊坊智通机器人系统有限公司,河北廊坊065001)摘要:设计了一种新型机器人砂带磨削机。使用导轨滑块机构解耦出磨削压力,借助气动比例减压阀,以及力传感器实现磨削力的控制,用变频器调节磨削速度,结合机器人扫描和工件进给速度的控制,能够很好地完成高精度磨削加工,提高了产品的加工精度和生产效率。关键词:力控制;砂带磨削机;高精度磨削中图分类号:TG596;TP242文献标识码:A文章编号:1001-2354(2008)06-0029-04航空发动机、气轮机叶片这类零件具有复杂的曲面,并且加工精度要求也很高。然而,目前大多数的生产厂家对于该类产品的精加工采用人工磨削,存在着效率低下、尺寸精度低及产品一致性差的缺点[1]。也有部分生产厂家采用机器人砂带磨削系统进行磨削,但是只能起到降低工件表面粗糙度的作用,对于产品的外形尺寸不能保证。针对这种情况开发出了一维力控制砂带磨削机,从而实现机器人在磨削过程中对磨削压力、磨削速度的控制,为实现高精度磨削提供过程控制支持,以此提高了生产效率和产品质量。1机器人磨削系统组成及对砂带磨削机的要求1.1系统组成该机器人砂带磨削系统如图1所示。由图可知,该砂带磨削系统主要由砂带磨削机、水冷系统、接触式测量仪、三维激光扫描仪(Scanner)、ABBIRB4400型机器人5部分组成。1.2产品磨削流程完成一个产品的磨削要经过对工具、工件装卡和标定,加工路径离线编程,通过接触式测量仪测得工件外形尺寸误差分布,从而得到一些特定点的磨削量。基于磨削知识库和特定点的磨削量来设定机器人磨削过程参数,从而实现给定点上给定磨削量的磨削,机器人自动磨削,工件卸载这一流程。1砂带磨削机;2水冷系统;3接触式测量仪4三维激光扫描仪(Scanner);5ABBIRB4400型机器人图1机器人磨削系统组成因素决定:质量、刚度、阻尼、落地接触时间和落地时的各组件速度。在实际设计中,应针对这几方面进行专门的优化设计,尽可能减少质量、降低刚度、增大阻尼,使用弹性元件增大组件落地时的接触时间,在规划运动曲线时和落地时尽可能降低速度和加速度。参考文献[1]MarcRaibert.Dynamicsimulationofhumansandhumanoids[C].In:ProceedingsoftheSecondInternationalConferenceonHumanoidRobots,Tokyo,Japan,2001:34-42.[2]丁称林.双足机器人的动力学建模与控制[D].大连:大连理工大学,2002.[3]王沫然.Matlab与科学计算[M].北京:电子工业出版社,2004.[4]包志军.仿人型机器人的系统设计、步态规划及稳定性研究[D].上海:上海交通大学,2000.[5]倪振华.振动力学[M].西安:西安交通大学出版社,1989.StudyonthetouchdownvibrationofbipedrobotLIANGWen-hong,MAChao-feng,LIUKai(SchoolofMechanicalandPrecisionInstrumentalEngineer-ing,Xi.anUniversityofScienceandEngineering,Xi.an710048,China)Abstract:Akindofbipedrobotwithanadditionoftoelinksinitsnewlegmechanismwasputforward.Theelastic-dynamicsmodelofsystemwasestablished.Calculationsonthevibrationmod-elwerecarriedthroughbytheuseofSIMILINKfunctionofMAT-LAB,thesystematicvibrationcausedbypulseinputwassimulated,andrevealedthereasonofproducingthesystematicvibration.Ana-lysisonthevibrationcurvewascarriedoutandthemethodforrelie-vingthevibrationwasputforward.Keywords:bipederectionrobot;vibrationmode;ldynamiccharacteristicsFig3Tab0Ref5/JixieSheji07525第25卷第6期2008年6月机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGNVo.l25No.6Jun.2008*收稿日期:2007-07-10;修订日期:2007-11-23作者简介:王留呆(1982-),男,河南商水人,在读硕士研究生,研究方向:机器人技术。1.3实现高精度磨削对磨削机的要求由磨削流程可以看到,完成工件精确磨削最重要的一点是实现在给定点上进行给定磨削量的磨削,而磨削过程中工件与砂带之间的磨削压力及磨削速度是影响磨削量重要因素[2],由此可见,砂带磨削机能够精确地控制磨削压力和磨削速度是最终实现机器人高精度磨削的基础。2机械部分设计在机械部分设计过程中该砂带磨削机采用...
