[發(fā)明專利]一種基于打磨模型和迭代算法的機(jī)器人恒力打磨系統(tǒng)有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010746586.1 | 申請(qǐng)日： | 2020-07-29 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN111975579B | 公開(kāi)（公告）日： | 2022-06-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 張鐵;肖蒙;鄒焱飚;陳首彥 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 華南理工大學(xué);中山市華南理工大學(xué)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院 |
| 主分類號(hào)： | B24B27/00 | 分類號(hào)： | B24B27/00;B24B49/16;B25J11/00;B25J9/16 |
| 代理公司： | 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102 | 代理人： | 江裕強(qiáng) |
| 地址： | 510640 廣*** | 國(guó)省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 打磨 模型 算法 機(jī)器人 恒力 系統(tǒng) | ||
1.一種基于打磨模型和迭代算法的機(jī)器人恒力打磨系統(tǒng)，其特征在于，包括機(jī)器人(1)、工作臺(tái)(5)、打磨工具(3)、六維力傳感器(2)、上位機(jī)(6)和機(jī)器人控制柜(7)；
所述工作臺(tái)(5)放置在機(jī)器人(1)前方，工作臺(tái)(5)上放置有待打磨的工件(4)，機(jī)器人(1)前端設(shè)置有打磨工具(3)，六維力傳感器(2)設(shè)置在機(jī)器人(1)前端與打磨工具(3)的連接處；六維力傳感器(2)內(nèi)部設(shè)有力信號(hào)采集模塊，用于采集力信號(hào)，并將力信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)(6)；上位機(jī)(6)運(yùn)行程序后將控制信號(hào)發(fā)給機(jī)器人控制柜(7)，通過(guò)機(jī)器人控制柜(7)控制機(jī)器人(1)；
所述上位機(jī)(6)根據(jù)六維力傳感器(2)采集的力信號(hào)建立機(jī)器人末端的法向力受力分析，采集機(jī)器人末端的法向力，設(shè)置機(jī)器人的期望力，在沖擊階段中，利用最速反饋系統(tǒng)規(guī)劃?rùn)C(jī)器人末端的參考法向力，根據(jù)機(jī)器人末端的法向力與參考法向力的誤差對(duì)機(jī)器人(1)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，在加工階段，利用RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建機(jī)器人(1)的偏移位移和控制輸出量之間的關(guān)系，構(gòu)成RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)打磨模型，根據(jù)RBF神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)打磨模型對(duì)控制參數(shù)增加量進(jìn)行估計(jì)，得到控制參數(shù)的增加量，根據(jù)迭代算法對(duì)控制參數(shù)不斷迭代，使機(jī)器人末端的法向力和期望力的誤差逐漸收斂，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的恒力打磨；
所述上位機(jī)(6)根據(jù)六維力傳感器(2)采集的力信號(hào)建立機(jī)器人末端法向力受力分析，即建立機(jī)器人末端的法向力和六維力傳感器坐標(biāo)系的映射關(guān)系，其中傳感器坐標(biāo)系{T}中XY軸方向始終與機(jī)器人的XY的方向保持一致，曲面坐標(biāo)系{C}中心與傳感器坐標(biāo)系{T}中心重合，曲面坐標(biāo)系的X軸方向與曲面的切向方向相同，Y軸方向始終垂直于曲面輪廓，機(jī)器人末端的法向力為：
Fn(k)＝FSx(k)sinθ(k)+FSy(k)cosθ(k)；
其中，k為時(shí)間變量；Fn(k)為k時(shí)刻機(jī)器人末端的法向力，F(xiàn)Sx(k)為k時(shí)刻六維力傳感器坐標(biāo)系x方向上的采集的力，F(xiàn)Sy(k)為k時(shí)刻六維力傳感器坐標(biāo)系y方向上采集的力，θ(k)為k時(shí)刻曲面傾斜角；
所述最速反饋系統(tǒng)具體如下：
其中，fhan為最速綜合函數(shù)；k為時(shí)間變量；Fr(k)為k時(shí)刻機(jī)器人末端的參考法向力；Fd為設(shè)置的期望力；△Fr為機(jī)器人末端的參考法向力的變化率；r為快速因子；h為步長(zhǎng)；
所述最速綜合函數(shù)fhan表達(dá)式為：
fhan(Fr(k)-Fd,ΔFr(k),r,h)＝-r(a(k)/d-sign(a(k)))sa(k)-rsign(a(k))；
最速綜合函數(shù)式中的內(nèi)部參數(shù)為：
利用機(jī)器人速度控制器根據(jù)機(jī)器人末端的法向力與參考法向力的誤差對(duì)機(jī)器人(1)的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，所述機(jī)器人速度控制器具體如下：
v(k)＝pv(Fr(k)-Fn(k))+dv(Fr(k)-Fr(k-1)-Fn(k)+Fn(k-1))；
其中，pv和dv分別為比例和微分控制參數(shù)；Fn(k)為k時(shí)刻機(jī)器人末端的法向力。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于打磨模型和迭代算法的機(jī)器人恒力打磨系統(tǒng)，其特征在于，在建立機(jī)器人末端的法向力受力分析之前，上位機(jī)(6)需要根據(jù)六維力傳感器(2)采集的力信號(hào)給機(jī)器人(1)發(fā)送位置和速度指令，具體如下：
力信號(hào)采集模塊采集力信號(hào)，并將力信號(hào)發(fā)送給上位機(jī)(6)；上位機(jī)(6)發(fā)送模擬控制信號(hào)給機(jī)器人(1)的機(jī)器人控制柜(7)，通過(guò)機(jī)器人控制柜(7)控制機(jī)器人(1)產(chǎn)生偏移或減速，偏移位移方向、速度方向與模擬控制信號(hào)符號(hào)一致，偏移位移、速度減少量與電壓絕對(duì)值大小成正比，分別用于階段速度控制和階段位移控制。
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