机器人自动打磨的柔性执行器及其打磨方法与流程

机器人自动打磨的柔性执行器及其打磨方法与流程

目前市面上自动打磨机器人的末端执行器大部分采用单一的主动或者被动柔顺控制打磨，如专利cn201810889342.1公开了一种基于六维力传感器和双目视觉的机器人打磨装置及打磨方法，采用主动柔顺控制方案，通过六维力传感器采集三个轴的力和扭矩，便于打磨力的精确控制，且整体机构简单，通用性好。但是六维力传感器的价格较为高昂，控制算法复杂，使得工业机器人打磨的成本较高。

专利cn201810769480.6公开了一种用于安装打磨头的恒力执行器，采用基于气缸的恒力控制器实现被动柔顺控制，通过控制气动比例阀输出气缸压力，使打磨过程中打磨压力恒定不变。该方案结构简单、轻便、安装维护简单，且介质为空气，不易燃烧，安全可靠。但由于气体压缩的特性会产生非线性问题，使打磨头转速无法保持恒定不变，导致磨抛不均匀，影响打磨效果，且气动驱动的打磨转速较低，打磨效率不高。

专利cn201910448875.0公开了一种打磨均匀性好的钢管表面除锈装置,采用基于弹簧的被动柔顺控制方案，此方案价格低，控制策略简单，易于实现。但是精度不高，打磨力的控制不稳定。

这些末端执行器的特点是体积和重量较大，需要配置大负载的机器人，同时，有的需要配备六维力传感器、恒力控制器等昂贵的传感器和控制器，有的采用弹簧实现柔顺控制，稳定性不好，此外，由于气体可压缩性，导致气动恒力控制器存在时滞，且打磨压力精度低，影响打磨效果。综上所述，目前用于打磨的末端执行器综合性价比一般。

技术实现要素：

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种机器人自动打磨的柔性执行器及其打磨方法。

为了实现上述目的，本发明技术方案如下：

一种机器人自动打磨的柔性执行器，包括一机器人连接法兰、一力传感器连接法兰、一力传感器、一快换夹具、一磨具、一驱动机构，所述力传感器通过机器人连接法兰固定到工业机器人末端，用来实时检测打磨压力；所述快换夹具通过力传感器连接法兰连接到力传感器上；所述磨具设置在快换夹具的下端；所述驱动机构设置在快换夹具的上端，为柔性执行器提供动力。

较佳地，所述力传感器为单轴力传感器，用于实时检测打磨压力，监控压力值是否在设定阈值内，超出设定阈值则测控程序将发出中断请求，自动紧急停止。

较佳地，所述磨具包括托盘与置于托盘上的砂纸，其中托盘用于输出打磨压力，砂纸用于打磨待打磨物表面的磨抛，且托盘设置在快换夹具上，

较佳地，所述托盘的制作材料采用合成橡胶，该托盘包括平面打磨托盘、倒角打磨托盘、圆角打磨托盘。

较佳地，所述快换夹具采用气动筒夹，能适应多种尺寸的磨具，并且可以快速更换磨具。

较佳地，所述驱动机构为伺服电机。

一种机器人自动打磨的柔性执行器的打磨方法，包括如下步骤：

(1)、打磨前，根据待打磨物的特征选用磨具，再根据待打磨物的cad模型、磨具和工艺数据库生成的打磨轨迹数据植入工业机器人；

(2)、打磨时，工业机器人根据执行程序控制柔性执行器按照打磨轨迹对待打磨物表面进行打磨；

(3)、在打磨过程中力传感器进行实时监控，若托盘打磨压力超出设定阈值，测控程序将发出中断请求，工业机器人停止打磨；打磨过程中若砂纸磨损，机器人停止打磨，并带动柔性执行器在砂纸自动更换装置上进行更换；

(4)、若含有不同类型特征的待打磨物，在完成一类特征打磨后，工业机器人带动柔性执行器在磨具库中自动更换磨具，继续打磨下一种类型特征，如此按顺序逐步打磨各个不同特征的自由曲面，Z终完成所有特征的打磨。