[發明專利]壓力可控、速度可變的主動柔順機器人研磨系統及方法

有效

• 申請號: 201310091299.1
• 申請日: 2013-03-21
• 公開（公告）號: CN103128645A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 殷躍紅;彭程;徐勇;張藝家
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: B24B37/00
• 分類號: B24B37/00;B24B37/005;B24B37/11
• 代理公司: 上海旭誠知識產權代理有限公司 31220
• 代理人: 張偉鋒;鄭立

1.一種壓力可控、速度可變的主動柔順機器人研磨系統，包括：工業機器人、可控壓力柔順研磨工具、檢測模塊和計算控制模塊，所述機器人操縱所述可控壓力柔順研磨工具空間移動和定位以對工件進行加工，其特征在于，所述檢測模塊實時監測所述工件的實際面形并將其輸出至所述計算控制模塊；所述計算控制模塊根據所述檢測模塊測得的實際面形和目標面形計算得到誤差曲面，進而規劃研磨的軌跡、壓力、轉速和和駐留時間控制所述工業機器人和可控壓力柔順研磨工具協作加工工件。

2.如權利要求1所述的壓力可控、速度可變的主動柔順機器人研磨系統，其特征在于所述可控壓力柔順研磨工具包括音圈電機、杠桿力放大機構和轉速可控的主軸系統，所述音圈電機內置于所述可控壓力柔順研磨工具，所述音圈電機的輸出端通過所述杠桿力放大機構連接所述轉速可控的主軸系統提供可控的研磨軸向力。

3.如權利要求1所述的壓力可控、速度可變的主動柔順機器人研磨系統，其特征在于所述可控壓力柔順研磨工具上安裝應變測量片，實時反饋研磨加工力信息給計算控制模塊。

4.如權利要求1所述的壓力可控、速度可變的主動柔順機器人研磨系統，其特征在于所述可控壓力柔順研磨工具中，音圈電機（30）固定在可控壓力柔順研磨工具外殼（6）內，音圈電機輸出（7）與通過固定在外殼（6）上的無油軸承（8）導向的音圈電機滑塊（9）一端相連，音圈電機滑塊（9）的另一端固定有直線導軌（10），直線導軌滑塊（11）沿直線導軌（10）滑動，與直線導軌滑塊（11）固定連接的側座（12）和連桿軸（13）緊配合，連桿軸（13）與連桿（15）分別與滾動軸承（14）內外圈配合，連桿（15）中間支點和固定在外殼（6）上的固定連桿軸（17）同樣分別與滾動軸承（34）內外圈配合，連桿（15）上設有應變測量片（16），連桿（15）另一端經滾動軸承（32）和連桿軸（33）連接側座（20），連桿（15）的運動由擋塊（18）、擋塊（19）限位，側座（20）固定在直線導軌滑塊（21）上，直線導軌滑塊（21）由固定電機滑塊導軌連接塊（23）上的直線導軌（22）導向，電機滑塊導軌連接塊（23）與電機滑塊（25）相連，固定在外殼（6）上的無油軸承（24）起電機滑塊（25）導向作用，研磨主軸電機（26）固定在電機滑塊（25）內帶動輸出軸（27），輸出軸承（28）內圈軸向限位在輸出軸（27）上，輸出軸承（28）外圈由固定法蘭（29）軸向固定在外殼（6）內，輸出軸（27）末端連接研磨盤（31）。

5.如權利要求1所述的壓力可控、速度可變的主動柔順機器人研磨系統，其特征在于所述檢測模塊通過三坐標測量儀對工件進行面形檢測得到工件的面形實際值。

6.如權利要求1所述的壓力可控、速度可變的主動柔順機器人研磨系統，其特征在于所述計算控制模塊包括上位機模塊和下位機模塊，所述上位機模塊包括人機界面，使用者通過所述人機界面輸入目標面形，所述上位機模塊根據所述檢測模塊測得的實際面形和所述目標面形，判斷所述實際面形是否滿足所述目標面形的要求，若滿足要求，則研磨完成，所述計算控制模塊向工業機器人和可控壓力柔順研磨工具輸出停止工作指令；若不滿足要求，則上位機模塊計算所述出實際面形與所述目標面形之間的誤差面形，并根據所述誤差面形規劃研磨軌跡、轉速、壓力和駐留時間；所述上位機模塊將規劃的研磨軌跡、轉速、壓力和駐留時間傳輸給所述下位機的運動控制卡，由所述運動控制卡輸出至所述工業機器人和所述可控壓力柔順研磨工具，所述運動控制卡的輸出控制所述工業機器人，使得所述工業機器人按規劃的軌跡和駐留時間運動，同時所述運動控制卡的輸出控制所述可控壓力柔順研磨工具，使得所述可控壓力柔順研磨工具輸出要求的轉速和壓力，所述工業機器人和所述可控壓力柔順研磨工具協作完成規劃的研磨。

7.如權利要求6所述的壓力可控、速度可變的主動柔順機器人研磨系統，其特征在于所述上位機程序模塊包括幅值分析模塊、頻域分析模塊、連通性分析模塊和特征曲面分析模塊分別分析誤差面形得到幅值特性、頻域特性、連通性和特征曲面這些誤差曲面局部曲面特性，并結合幅值分析模塊、頻域分析模塊和特征曲面分析模塊分析去除函數得到的幅值特性、頻域特性和特征曲面這些去除函數曲面特性，規劃最佳的研磨軌跡、轉速、壓力和駐留時間，以提高收斂速度。