[發(fā)明專利]基于雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)作的汽車輪轂打磨系統(tǒng)及其方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111514056.5
• 申請日: 2021-12-13
• 公開（公告）號: CN114290147B
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊杰;崔國華;張振山;岳義;陳賽旋;朱姿娜
• 申請（專利權(quán)）人: 上海工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: B24B5/44
• 分類號: B24B5/44;B24B27/00;B24B41/06;B24B49/00;B24B41/04;B25J18/00
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 葉敏華

本發(fā)明涉及一種基于雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)作的汽車輪轂打磨系統(tǒng)及其方法，該系統(tǒng)包括第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂，其中，第一機(jī)械臂的末端通過第一電主軸連接安裝有待打磨的輪轂，第二機(jī)械臂的末端通過第二電主軸連接安裝有加工刀具，第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂分別根據(jù)設(shè)定的對應(yīng)的加工軌跡和指令，以分別控制輪轂的加工位置、加工刀具的工作位置和加工力。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)作的方式，以對輪轂進(jìn)行打磨加工作業(yè)，利用一個工業(yè)機(jī)器人夾持輪轂、不斷改變打磨軌跡的位姿，另一個工業(yè)機(jī)器人夾持打磨加工刀具跟蹤打磨軌跡并進(jìn)行恒力打磨控制，能夠有效改善打磨系統(tǒng)的靈活性和穩(wěn)定性，從而大大提高加工效率及打磨精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及汽車輪轂加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種基于雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)作的汽車輪轂打磨系統(tǒng)及其方法。

背景技術(shù)

在汽車輪轂的加工制造過程中，表面打磨拋光是十分重要的一道工序，傳統(tǒng)做法是利用數(shù)控機(jī)床對輪轂進(jìn)行打磨加工，但由于輪轂形狀復(fù)雜，導(dǎo)致輪轂待打磨區(qū)域的打磨軌跡復(fù)雜、作業(yè)空間十分狹小，若采用數(shù)控機(jī)床對輪轂?zāi)承?fù)雜區(qū)域進(jìn)行打磨加工，由于設(shè)備本身自由度及操作度的限制，可能存在加工盲區(qū)。因此，針對打磨軌跡復(fù)雜且操作空間受限的輪轂打磨區(qū)域，目前多采用人工打磨的方式，這必然存在加工效率低、加工精度低的問題，也無法滿足現(xiàn)代智能工廠的應(yīng)用需要。

為此，針對輪轂中打磨空間受限、打磨路徑復(fù)雜區(qū)域的打磨作業(yè)，現(xiàn)有技術(shù)采用單個工業(yè)機(jī)器人替代人工進(jìn)行自動化打磨加工，以提高加工效率，但往往因避障、關(guān)節(jié)奇異等條件限制，而導(dǎo)致所需打磨姿態(tài)不可達(dá)或各關(guān)節(jié)伸展過大、使得機(jī)器人整體剛性變?nèi)酰斐纱蚰ゾ冉档汀o法滿足生產(chǎn)加工要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種基于雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)作的汽車輪轂打磨系統(tǒng)及其方法，以能夠靈活穩(wěn)定地對汽車輪轂復(fù)雜區(qū)域進(jìn)行打磨操作，同時保證打磨精度、提高加工效率。

本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種基于雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)作的汽車輪轂打磨系統(tǒng)，包括第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂，所述第一機(jī)械臂的末端通過第一電主軸連接安裝有待打磨的輪轂，所述第二機(jī)械臂的末端通過第二電主軸連接安裝有加工刀具，所述第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂分別根據(jù)設(shè)定的對應(yīng)的加工軌跡和指令，以分別控制輪轂的加工位置、加工刀具的工作位置和加工力。

進(jìn)一步地，所述第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂分別連接至同一控制器，所述控制器內(nèi)存儲有對應(yīng)于第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂的控制程序。

進(jìn)一步地，所述第二機(jī)械臂的末端還安裝有用于采集加工接觸力的力矩傳感器。

一種基于雙工業(yè)機(jī)器人協(xié)作的汽車輪轂打磨方法，包括以下步驟：

S1、建立雙機(jī)械臂運(yùn)動學(xué)模型，并進(jìn)行基坐標(biāo)系標(biāo)定；

S2、生成輪轂孔端面區(qū)域加工路徑，并規(guī)劃相應(yīng)的初步加工軌跡；

S3、構(gòu)建雙機(jī)械臂協(xié)作加工控制框架；

S4、搭建雙機(jī)械臂協(xié)作加工仿真平臺，通過仿真進(jìn)行碰撞檢查及碰撞處理，以保證雙機(jī)械臂能夠平穩(wěn)連續(xù)地運(yùn)動；

基于仿真結(jié)果對初步加工軌跡以及雙機(jī)械臂的控制指令進(jìn)行調(diào)整；

S5、根據(jù)調(diào)整后的加工軌跡以及控制指令，離線生成雙機(jī)械臂協(xié)作打磨輪轂孔端面區(qū)域的控制程序；

S6、將待打磨的輪轂安裝至第一機(jī)械臂的末端、在第二機(jī)械臂的末端安裝加工刀具；

第一機(jī)械臂和第二機(jī)械臂分別按照控制程序發(fā)生運(yùn)動，完成對輪轂孔端面區(qū)域的打磨操作。

進(jìn)一步地，所述步驟S1的具體過程為：建立雙機(jī)械臂與輪轂、加工刀具之間的封閉運(yùn)動鏈，包括兩條開環(huán)運(yùn)動鏈，其中一條開環(huán)運(yùn)動鏈為第一機(jī)械臂基座-第一機(jī)械臂末端-輪轂-加工位置點(diǎn)，另一條開環(huán)運(yùn)動鏈為第一機(jī)械臂基座-第二機(jī)械臂基座-第二機(jī)械臂末端-加工刀具-加工位置點(diǎn)；