[發明專利]一種基于ROS的復雜曲面葉片力位混合控制加工系統

有效

• 申請號: 201710161579.3
• 申請日: 2017-03-17
• 公開（公告）號: CN106914904B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 趙歡;毛洋洋;丁漢
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: B25J11/00
• 分類號: B25J11/00;B25J9/16
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 李智,曹葆青

1.一種基于ROS的復雜曲面葉片的力位混合控制加工系統，其特征在于,包括：工業機器人、機器人控制單元、處理單元、力/力矩傳感器、砂帶磨拋機；

工業機器人的輸入端連接機器人控制單元的輸出端；機器人控制單元連接處理單元并與處理單元雙向傳輸數據；力/力矩傳感器設置在砂帶磨拋機上，連接處理單元并與處理單元雙向傳輸數據；

砂帶磨拋機位置固定，用于磨削葉片；

處理單元安裝有Ubuntu操作系統和ROS機器人操作系統，用于錄入刀路軌跡規劃、力軌跡規劃以及實時接受力/力矩傳感器的反饋信息，從而得到刀路軌跡規劃、力軌跡規劃的運動學逆解并實時發送到機器人控制單元；

機器人控制單元用于將接收到的運動學逆解轉換為刀路軌跡指令和力軌跡指令，并發送給工業機器人；

工業機器人用于裝夾葉片并機器人控制單元的指令帶動葉片繞砂帶磨拋機運動以完成葉片的磨削。

2.根據權利要求1所述的一種基于ROS的復雜曲面葉片的力位混合控制加工系統，其特征在于，處理單元包括主處理器、第一分處理器、第二分處理器；

第一分處理器用于執行砂帶磨拋機的刀位軌跡規劃數據運動學逆解過程，并將向主處理器發布得到的刀位軌跡規劃運動學逆解控制信息，以實現機器人位置環實時控制；

第二分處理器用于執行砂帶磨拋機的力軌跡規劃數據運動學逆解過程，向主處理器發布砂帶磨拋機的力軌跡規劃運動學逆解控制信息，實現力環實時控制；

主處理器用于根據接收到的刀位軌跡規劃運動學逆解控制信息、力軌跡規劃運動學逆解控制信息向工業機器人發送運動指令，以及接受力/力矩傳感器的反饋信息，并將得到的反饋信息上傳給第一分處理器和第二分處理器。

3.根據權利要求2所述的一種基于ROS的復雜曲面葉片的力位混合控制加工系統，其特征在于，主處理器還用于向機器人控制單元發送工業機器人的各關節的運動值，并實時獲取工業機器人的各關節的當前位置、實時顯示磨拋過程的仿真運動以及繪制和記錄力位數據信息。

4.根據權利要求3所述的一種基于ROS的復雜曲面葉片的力位混合控制加工系統，其特征在于，第一分處理器用于執行如下閉環控制：以復雜曲面葉片機器人砂帶磨拋刀路軌跡規劃數據作為輸入，同時，接受工業機器人反饋的關節位置信息，利用KDL庫對工業機器人的各關節角信息進行后置處理，實現位置環的閉環控制。

5.根據權利要求3所述的一種基于ROS的復雜曲面葉片的力位混合控制加工系統，其特征在于，第二分處理器用于執行如下閉環控制：以復雜曲面葉片機器人砂帶磨拋力軌跡規劃數據作為輸入，同時，利用開源機器人控制軟件以及針對力/力矩傳感器數據采集的ATI數據采集C語言庫，實時地向主處理器和力/力矩傳感器發送葉片打磨的力軌跡信息，并接受力/力矩傳感器的反饋，實現力環的閉環控制。

6.根據權利要求1-5任意一項所述的一種基于ROS的復雜曲面葉片的力位混合控制加工系統，其特征在于，工業機器人采用六自由度的Comau-NJ220-2.7機器人；機器人控制單元采用C5G；砂帶磨拋機所使用砂帶為GXK-51P180；力/力矩傳感器采用ATI omega160六維力/力矩傳感器。

7.根據權利要求6所述的一種基于ROS的復雜曲面葉片的力位混合控制加工系統，其特征在于，Comau-NJ220-2.7機器人的手腕負載220Kg，重復精度±0.075mm；ATI omega160六維力/力矩傳感器輸出電壓為±10V，對應力為0～1000N。