CN106799738A - 一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统及方法，其特征在于：包括上位机、工业机器人、机器人控制器、力传感器、信号采集器、磨抛装置和工作台；所述上位机与所述信号采集器、所述机器人控制器相连，所述机器人控制器与所述工业机器人、所述磨抛装置相连，所述信号采集器与所述力传感器相连；所述工业机器人与所述磨抛装置相连，所述力传感器设置在所述磨抛装置与工业机器人的连接处，所述工作台用以固定工件。本发明既能够直接对自由曲面直接磨抛，不需要事先进行离线编程，还能够实现曲面磨抛时接触压力恒定且可调，控制简单，易于操作。

Description

一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统及方法

技术领域

本发明涉及自由曲面自动磨抛加工领域，特别是一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统及方法。

背景技术

目前对自由曲面磨抛加工时，由于曲面的任意性，很难通过手动示教完成机器人的编程工作，普遍的做法是通过机器人的离线编程：在自由曲面上规划出磨抛路径，精确定位出工件坐标系原点在机器人坐标系中的位姿，将磨抛路径转换到机器人坐标系上，生成机器人的运动指令，导入机器人控制器实现机器人的磨抛作业。此种方式大大简化手动示教的过程。但离线编程过程中，由于机器人坐标系与工件坐标系不重合，需对两个坐标系间的关系进行测量，而实际运用过程中难免存在误差，使得离线编程的轨迹与实际的工件曲面不符，造成接触力不稳定，需要对磨抛轨迹进行修正。

公开号为CN103878666A的中国发明专利(一种自由曲面机器人打磨系统)专利提出了一种用机器人进行自由曲面的机器人打磨系统概念，通过离线编程生成机器人的磨抛轨迹，通过气动柔性气缸补偿离线编程规划的轨迹与工件实际位置的偏差。公开号为CN103056759A的中国发明专利(一种基于传感器反馈的机器人磨削系统)，通过双目摄像头检测工件轮廓，进行三维重构，并把轮廓数据传给控制系统进行误差校正，同时还有砂轮检测单元检测砂轮磨损，进行误差补偿。申请号为CN201510919085.8的中国发明专利(基于力控制的龙门吊装机器人打磨加工方法)专利根据离线路径对工件进行加工，同时由力传感器对打磨路径进行修正，保证打磨力的稳定。

但离线编程仍要经过多个步骤才能实现，尤其是工件坐标系相对机器人坐标系的相对关系随着使用时间的推移，需要定期校准。在大批量生产中，离线编程方法所需时间占总生产时间的比例很小，离线编程方法适用于大批量相同的零件磨抛，但对于小批量或单件的自由曲面磨抛，离线编程的弊端显现，难以实现机器人自动磨抛。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提出一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统及方法，既能够直接对自由曲面直接磨抛，不需要事先进行离线编程，还能够实现曲面磨抛时接触压力恒定且可调，控制简单，易于操作。

本发明采用以下方案实现：一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统，具体包括上位机、工业机器人、机器人控制器、力传感器、信号采集器、磨抛装置和工作台；所述上位机与所述信号采集器、所述机器人控制器相连，所述机器人控制器与所述工业机器人、所述磨抛装置相连，所述信号采集器与所述力传感器相连；所述工业机器人与所述磨抛装置相连，所述力传感器设置在所述磨抛装置与工业机器人的连接处，所述工作台用于固定工件。

进一步地，所述力传感器具有相对且平行的安装平面和工具平面，所述安装平面通过连接件固定在所述工业机器人的末端法兰上，工业机器人末端坐标系的Z轴与力传感器坐标系的Z轴共线且同向，工业机器人末端坐标系的X轴与力传感器坐标系的X轴平行且同向；所述工具平面通过安装连接件与所述磨抛装置固定。

进一步地，所述上位机包括机器人控制器通信模块、信号采集器通信模块、位姿坐标解算模块、重力补偿模块、摩擦力补偿模块、磨抛轨迹控制模块、磨抛边界识别模块和用户界面；

所述位姿坐标解算模块通过获取工业机器人当前的关节信息，正向求解工业机器人运动学获得工业机器人位姿信息；通过工业机器人的位姿信息逆向求解出工业机器人的关节信息；

所述重力补偿模块通过获取工业机器人当前的姿态信息，计算出磨抛装置的重力在传感器坐标系下的分量，补偿磨抛装置重力的影响；

所述摩擦力补偿模块通过摩擦介质与工件的摩擦系数，修正接触力的摩擦力分力，获得磨抛介质与工件接触力的可靠估计，并与当前工业机器人位姿比较，获得工业机器人的位姿修正量，通过磨抛轨迹控制模块生成机器人轨迹进给的位姿偏移量；将位姿修正量和位姿偏移量合并计算，并转化为机器人的运动指令，发送至机器人控制器控制工业机器人向目标位姿运动，实现机器人磨抛时的位姿自动矫正和轨迹的自动磨抛；

所述磨抛边界控制模块用于限定机器人磨抛区域并判断磨抛结束的条件。

进一步地，所述力传感器包括六维力传感器和三维力传感器，用于检测空间三维力的大小及方向。

进一步地，所述信号采集器包括信号滤波放大器和数据采集卡。

本发明还提供了一种基于上文所述的自由曲面的工业机器人自动磨抛系统的方法，具体包括以下步骤：

步骤S1：开机通电，上位机与机器人控制器通信模块、信号采集器通信模块、位姿坐标解算模块、重力补偿模块、摩擦力补偿模块和用户界面的初始化；

步骤S2：设置磨抛工艺参数；

步骤S3：将工件用夹具固定在工作台上；

步骤S4：设定工业机器人的磨抛运动区域；

步骤S5：设定磨抛参数，包括磨抛接触力阈值大小、磨抛介质与工件的摩擦系数、磨抛进给速率，磨抛轨迹间距和磨抛轨迹方式；所述磨抛轨迹方式包括等间距扫描轨迹和等间距螺旋轨迹；

步骤S6：磨抛磨削力作用在磨抛介质上，力传感器检测到外力，所述外力包括磨抛装置的重力和磨抛时的磨抛介质与工件间的摩擦力，力传感器检测到的力信号传输至力传感器控制器；

步骤S7：力传感器控制器将力信号放大和滤波，信号采集器中的数据采集卡采集力控制器处理后的数据，将数据传输至上位机；

步骤S8：上位机读取并保存工业机器人当前时刻的关节信息，通过位姿坐标解算模块计算当前磨抛装置的位姿；

步骤S9：由当前磨抛装置的姿态，通过重力补偿模块计算当前磨抛装置在工具坐标系下产生的分力；

步骤S10：将步骤S7处理后的数据通过摩擦力补偿模块处理获得磨抛介质与工件接触力；

步骤S11：计算在机器人坐标系下，磨抛介质转动轴与接触力法向的关系，计算机器人位姿的调节量；

步骤S12：计算机器人轨迹进给量，附加到机器人姿态调节量；

步骤S13：将机器人位姿的调节量转换成机器人运动指令，发送至机器人控制器，控制工业机器人向目标位姿运动；

步骤S14：上位机记录所有已经运动过的轨迹，根据边界信息判断曲面磨抛情况，磨抛完成后控制机器人安全运动至初始位置。

进一步地，所述步骤S10具体为：工业机器人在任一姿态下，上位机得到力传感器检测到的外力读数F，减去该姿态下由磨抛装置重力G引起的外力偏差值^SF_G获得^SF_removeG，并通过摩擦力补偿矩阵M解算出接触力的可靠估计^SF_contact：

^SF_removeG＝F-^SF_G (1)

^SF_contact＝M·^SF_removeG (2)

较佳的，所述磨抛装置包括电机、传动机构、转动主轴、轴承、弹性介质、支撑座、夹持器和磨抛介质。电机通过传动机构，将转动扭矩传递到转动主轴上，转动主轴带动磨抛介质转动，转动主轴上有部分花键轴，花键的一端固定弹性介质，允许转动主轴沿轴向有限移动。磨抛装置的电机连接至机器人控制器上，利用机器人控制器多余的控制端口控制电动主轴的转速和启停。

进一步地，磨抛边界的获得方法包括：通过外置视觉传感器检测工件边界获得、通过人工输入工件边界、系统设定的默认边界和磨抛过程系统自动识别边界；

进一步地，外置视觉传感器检测工件边界获得方法为：在工件上方固定一视觉传感器，视觉传感器连接至上位机，上位机在磨抛前获得具有工件的工作台图像，通过边界拾取方法，处理得出工件边界数据，将工件边界数据作为机器人磨抛范围数据；

进一步地，系统设定的默认边界为：上位机预先设定默认的磨抛边界，默认磨抛边界即工作台夹持零件的最大范围；

进一步地，磨抛过程系统自动识别边界为：记录已经磨抛过的路径，进行局部曲面拟合，判断当前磨抛介质所在位置的曲率，当曲率大于临界阈值即认为磨抛到工件边界；

特别的，所述磨抛轨迹控制模块生成磨抛轨迹的方法：C_frontier为磨抛边界，C₀为已经磨抛过的轨迹，C₁为当前磨抛过程产生的轨迹，P为当前磨抛的位姿，l为设定的偏置距离，n为当前检测到曲面的法向量，f为与上一条曲线轨迹C₀的偏置向量，由于n、f和t相互正交，可以求出进给方向t＝f×n，计算出进给方向，控制机器人沿进给方向进行自动进给，当达到边界C_frontier后，偏置l进行下一条磨抛轨迹生成，直到磨抛区域内所有曲面都磨抛结束。

与现有技术相比，本发明有以下有益效果：本发明既能够直接对自由曲面直接磨抛，不需要事先进行离线编程，又能够实现曲面磨抛时接触压力恒定且可调，控制简单，易于操作。

附图说明

图1为本发明实施例中的磨抛系统结构示意图。

图2为本发明实施例中的机器人、力传感器和磨抛装置连接示意图。

图3为本发明实施例中的磨抛装置内部结构示意图。

图4为本发明实施例中的工作台示意图。

图5为本发明实施例中的上位机控制流程图。

图6为本发明实施例中的轨迹自动生成示意图。

图7为本发明实施例中的磨抛流程图。

[主要组件符号说明]

图中：1为上位机，2为机器人控制器，3为工业机器人，4为力传感器，5为磨抛装置，6为工件，7为信号采集器，8为工作台；2-1为机器人末端腕部，2-2为连接件；3-1为直流无刷电机，3-2为弹簧引导轴，3-3为推力球轴承，3-4为弹簧，3-5为限位轴，3-6为花键主轴，3-7为深沟球轴承，3-8为花键套筒，3-9为夹持器，3-10为磨抛介质，3-11为同步带轮，3-12为同步带，3-13为磨抛装置的基座；4-2为工件治具，4-3为工件治具连接件，4-4为工作台基座，4-5为减速器，4-6为步进电机。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明。

如图1至如7所示，本实施例提供了一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统及方法，主要包括上位机1、机器人控制器2、工业机器人3、力传感器4、信号采集器7、磨抛装置5、工件6和工作台8，其中：

所述工业机器人3为通用六自由度工业机器人。

所述工业机器人3与机器人控制器2相连；

所述机器人控制器2与上位机1相连；

所述力传感器4与信号采集器7相连；

所述信号采集器7与上位机1相连；

所述磨抛装置5驱动方式为电动驱动；

所述磨抛装置5与机器人控制器2相连。

所述机器人控制器2为工业机器人3配套的机器人控制器，用于驱动工业机器人3运动，并存储工业机器人3当前的位姿信息、速度信息、关节角度信息和关节角速度信息；机器人控制器2同时还有多余的模拟信号输入输出接口、数字信号输入输出接口和驱动开关接口，便于机器人控制器2控制工业机器人3运用时的辅助元器件；

所述的力传感器4为六维力传感器，能够实时检测传感器工具平面所受的力信息；

所述的信号采集器7包括力传感器控制器和数据采集卡，力传感器控制器与力传感器4相配套，可以对力传感器检测的力信号进行滤波、放大，数据采集卡采集力传感器控制器处理后的信号，经模数转换，将力信息数据发送至上位机；

所述磨抛装置5对工件6进行磨抛加工，在本发明一实施例中，如图3所示，所述磨抛装置内部零件包括直流无刷电机3-1、同步带轮3-11、同步带3-12、花键主轴3-6、花键套筒3-8、深沟球轴承3-7、弹簧3-4、弹簧引导轴3-2、推力球轴承3-3、夹持器3-9和磨抛介质3-10，如图3所示。

一个同步带轮固定在电机3-1的输出轴，另一个固定在花键套筒3-8上，花键套筒3-8两端有深沟球轴承3-7用于支撑花键套筒3-8旋转；磨抛装置的旋转主轴为花键主轴3-6，花键主轴与花键套筒3-8先配合，花键主轴可以随花键套筒转动而同步转动，且可以在轴向移动；花键主轴的输出端固定一夹持器3-9，夹持器3-9夹持磨抛介质3-10对工件进行磨抛；花键主轴的另一端有限位轴3-5，限位轴3-5限定花键的移动范围；限位轴3-5和推力轴承3-3之间有弹簧3-4，弹簧3-4限定花键主轴移动时的轴向力；电机3-1、深沟球轴承3-7的外圈和推力球轴承3-3的外圈均固定在磨抛装置的基座3-13上，磨抛装置的基座3-13固定在力传感器4的工具平面上；

所述磨抛装置5的直流无刷电机3-1通过同步带传动，带动花键套筒3-8旋转，花键套筒将转动扭矩传递至花键主轴3-6，花键主轴3-6将转动扭矩传递至夹持器3-9，从而带动磨抛介质3-10转动，对工件进行磨抛；

如图2所示，所述力传感器4具有相对且平行的安装平面和工具平面，安装平面通过连接件2-2连接至机器人末端腕部2-1上，力传感器4坐标系的Z轴与腕部2-1坐标系的Z轴重合且同向；所述的磨抛装置5固定在力传感器的工具平面上，磨抛装置的旋转主轴与力传感器4坐标系的X轴平行且同向；

所述工作台8用于固定待加工零件6，在本发明的一实施例中，所述的工作台为固定工作台，工作台8通过工件夹具将待加工零件6固定在工作台上。在本发明的另一实施例中，所述工作台为旋转工作台，如图4所示，旋转工作台包括：工件治具4-2、工件治具连接件4-3、减速器4-5、步进电机4-6和工作台基座4-4。工件6固定在工件治具4-2上，工件治具随被加工零件的不同而进行调整；工件治具4-2固定在工件治具连接件4-3上；减速器4-5固定在工作台4-4的基座上，减速器4-5的输入端连接步进电机4-6，工件治具连接件4-3固定在减速器4-5的输出端上，减速器4-5可以承受加工时的弯矩；当待加工零件6尺寸较大，超出工业机器人3能够全自由度磨抛区域时，通过旋转零件，使超出部分转动工业机器人3能够全自由度磨抛的区域，增大系统磨抛工件的尺寸。

所述上位机包括机器人控制器通信模块、信号采集器通信模块、位姿坐标解算模块、重力补偿模块、摩擦力补偿模块、磨抛轨迹控制模块、磨抛边界识别模块和用户界面，如图5所示；

所述上位机通过信号采集器通信模块采集信号采集器所采集的力信号；

所述机器人控制器通信模块与机器人控制器相连，获取机器人的关节信息同时反向控制机器人关节数值；

所述位姿坐标解算模块通过获取机器人当前的关节信息，正向求解机器人运动学获得机器人位姿信息；通过机器人的位姿信息逆向求解出机器人的关节信息；

所述重力补偿模块通过获取机器人当前的姿态信息，计算出磨抛装置的重力在传感器坐标系下的分量，补偿磨抛装置的重力影响；

所述摩擦力补偿模块通过摩擦介质与工件的摩擦系数，修正接触力的摩擦力分力，获得磨抛介质与工件接触力的可靠估计，并与当前机器人位姿比较，获得机器人的位姿修正量，通过磨抛轨迹控制模块生成机器人轨迹进给的位姿偏移量；将位姿修正量和位姿偏移量合并计算，并转化为机器人的运动指令，发送至机器人控制器控制工业机器人向目标位姿运动，实现机器人磨抛时的位姿自动矫正和基于磨抛轨迹控制模块生成的磨抛轨迹的自动磨抛；

较佳的，在本实施中，所述磨抛介质为抛光盘、水磨盘、千叶轮、树脂砂轮或砂盘。

具体解算方法为：机器人在任一姿态下，上位机得到力传感器检测到的外力读数F，减去该姿态下由磨抛装置重力G引起的外力偏差值^SF_G获得^SF_removeG，并通过摩擦力补偿矩阵M解算出接触力的可靠估计^SF_contact：

^SF_removeG＝F-^SF_G (1)

^SF_contact＝M·^SF_removeG (2)

磨抛装置的重力G在机器人坐标系下是个常量^RF_G：

磨抛装置的重力G在两个坐标系下的转换关系为：

所述的磨抛装置的转动主轴与传感器坐标系{Sensor}的X轴平行且同向，摩擦力摩擦力补偿矩阵M为：

其中θ＝atan(f),sθ＝sin(θ),cθ＝cos(θ)，f为摩擦系数，即接触力的估计为：

^SF_contact＝M·^SF_removeG (6)

上标S表示该值是在传感器坐标系{Sensor}的表达，上标R表示该值是在机器人坐标{Robot}的表达，表示传感器坐标系{Sensor}在机器人坐标系{Robot}下的姿态矩阵并求逆，由于是酉矩阵，有

所述磨抛边界控制模块用于限定机器人磨抛区域并判断磨抛结束的条件。

所述磨抛边界的获得方法包括：通过外置视觉传感器检测工件边界获得、通过人工输入工件边界、系统设定的默认边界和磨抛过程系统自动识别边界；

所述外置视觉传感器检测工件边界获得方法为：在工件上方固定一视觉传感器，视觉传感器连接至上位机，上位机在磨抛前获得具有工件的工作台图像，通过边界拾取方法，处理得出工件边界数据，将工件边界数据作为机器人磨抛范围数据；

所述系统设定的默认边界为：上位机预先设定默认的磨抛边界，默认磨抛边界即工作台夹持零件的最大范围；

所述磨抛过程系统自动识别边界为：记录已经磨抛过的路径，进行局部曲面拟合，判断当前磨抛介质所在位置的曲率，当曲率大于临界阈值即认为磨抛到工件边界；

所述磨抛轨迹控制模块生成磨抛轨迹的方法如图6所示：C_frontier为磨抛边界，C₀为已经磨抛过的轨迹，C₁为当前磨抛过程产生的轨迹，P为当前磨抛的位姿，l为设定的偏置距离，n为当前检测到曲面的法向量，f为与上一条曲线轨迹C₀的偏置向量，由于n、f和t相互正交，可以求出进给方向t＝f×n，计算出进给方向，控制机器人沿进给方向进行自动进给，当达到边界C_frontier后，偏置l进行下一条磨抛轨迹生成，直到磨抛区域内所有曲面都磨抛结束。

如图7所示，自动磨抛控制方法，包括以下步骤：

S1：开机通电，上位机与机器人控制器通信模块、信号采集器通信模块、位姿坐标解算模块、末端重力补偿模块、摩擦力补偿模块和用户界面的初始化；

S2：设置磨抛工艺参数；

S3：将工件用夹具固定在工作台上；

S4：设定机器人的磨抛运动区域；

S5：设定磨抛参数，包括磨抛接触力阈值大小、磨抛介质与工件的摩擦系数、磨抛进给速率，磨抛轨迹间距和磨抛轨迹方式。磨抛轨迹方式包括等间距扫描轨迹和等间距螺旋轨迹；

S6：磨抛磨削力作用在磨抛介质上，力传感器检测到外力，外力包括磨抛装置的重力和磨抛时的磨抛介质与工件间的摩擦力，力传感器检测到的力信号传输至力传感器控制器；

S7：力传感器控制器将力信号放大和滤波，数据采集卡采集力控制器处理后的数据，将数据传输至上位机；

S8：上位机读取并保存的机器人当前时刻的关节信息，通过

位姿坐标解算模块计算当前磨抛装置的位姿；

S9：由当前磨抛装置的姿态，通过末端重力补偿模块计算当前磨抛装置在工具坐标系下产生的分力；

S10：将步骤S7处理后的数据通过摩擦力补偿模块处理获得磨抛介质与工件接触力；

S11：计算在机器人坐标系下，磨抛介质转动轴与接触力法向的关系，计算机器人位姿的调节量；

S12：计算机器人轨迹进给量，附加到机器人姿态调节量；

S13：将机器人位姿的调节量转换成机器人运动指令，发送至机器人控制器，控制机器人向目标位姿运动；

S14：上位机记录所有已经运动过的轨迹，根据边界信息判断曲面磨抛情况，磨抛完成后控制机器人安全运动至初始位置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (7)

1.一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统，其特征在于：包括上位机、工业机器人、机器人控制器、力传感器、信号采集器、磨抛装置和工作台；所述上位机与所述信号采集器、所述机器人控制器相连，所述机器人控制器与所述工业机器人、所述磨抛装置相连，所述信号采集器与所述力传感器相连；所述工业机器人与所述磨抛装置相连，所述力传感器设置在所述磨抛装置与工业机器人的连接处，所述工作台用于固定工件。

2.根据权利要求1所述的一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统，其特征在于：所述力传感器具有相对且平行的安装平面和工具平面，所述安装平面通过连接件固定在所述工业机器人的末端法兰上，工业机器人末端坐标系的Z轴与力传感器坐标系的Z轴共线且同向，工业机器人末端坐标系的X轴与力传感器坐标系的X轴平行且同向；所述工具平面通过安装连接件与所述磨抛装置固定。

3.根据权利要求1或2所述的一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统，其特征在于：所述上位机包括机器人控制器通信模块、信号采集器通信模块、位姿坐标解算模块、重力补偿模块、摩擦力补偿模块、磨抛轨迹控制模块、磨抛边界识别模块和用户界面；

所述位姿坐标解算模块通过获取工业机器人当前的关节信息，正向求解工业机器人运动学获得工业机器人位姿信息；通过工业机器人的位姿信息逆向求解出工业机器人的关节信息；

所述重力补偿模块通过获取工业机器人当前的姿态信息，计算出磨抛装置的重力在传感器坐标系下的分量，补偿磨抛装置重力的影响；

所述摩擦力补偿模块通过摩擦介质与工件的摩擦系数，修正接触力的摩擦力分力，获得磨抛介质与工件接触力的可靠估计，并与当前工业机器人位姿比较，获得工业机器人的位姿修正量，通过磨抛轨迹控制模块生成机器人轨迹进给的位姿偏移量；将位姿修正量和位姿偏移量合并计算，并转化为机器人的运动指令，发送至机器人控制器控制工业机器人向目标位姿运动，实现机器人磨抛时的位姿自动矫正和基于磨抛轨迹控制模块生成的磨抛轨迹的自动磨抛；

所述磨抛边界控制模块用于限定机器人磨抛区域并判断磨抛结束的条件。

4.根据权利要求1或2所述的一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统，其特征在于：所述力传感器包括六维力传感器和三维力传感器，用以检测空间三维力的大小及方向。

5.根据权利要求1或2所述的一种自由曲面的工业机器人自动磨抛系统，其特征在于：所述信号采集器包括信号滤波放大器和数据采集卡。

6.一种基于权利要求3所述的自由曲面的工业机器人自动磨抛系统的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：开机通电，上位机与机器人控制器通信模块、信号采集器通信模块、位姿坐标解算模块、重力补偿模块、摩擦力补偿模块和用户界面的初始化；

步骤S2：设置磨抛工艺参数；

步骤S3：将工件用夹具固定在工作台上；

步骤S4：设定工业机器人的磨抛运动区域；

步骤S5：设定磨抛参数，包括磨抛接触力阈值大小、磨抛介质与工件的摩擦系数、磨抛进给速率，磨抛轨迹间距和磨抛轨迹方式；所述磨抛轨迹方式包括等间距扫描轨迹和等间距螺旋轨迹；

步骤S6：磨抛磨削力作用在磨抛介质上，力传感器检测到外力，所述外力包括磨抛装置的重力和磨抛时的磨抛介质与工件间的摩擦力，力传感器检测到的力信号传输至力传感器控制器；

步骤S7：力传感器控制器将力信号放大和滤波，信号采集器中的数据采集卡采集力控制器处理后的数据，将数据传输至上位机；

步骤S8：上位机读取并保存工业机器人当前时刻的关节信息，通过位姿坐标解算模块计算当前磨抛装置的位姿；

步骤S9：由当前磨抛装置的姿态，通过重力补偿模块计算当前磨抛装置在工具坐标系下产生的分力；

步骤S10：将步骤S7处理后的数据通过摩擦力补偿模块处理获得磨抛介质与工件接触力；

步骤S11：计算在机器人坐标系下，磨抛介质转动轴与接触力法向的关系，计算机器人位姿的调节量；

步骤S12：计算机器人轨迹进给量，附加到机器人姿态调节量；

步骤S13：将机器人位姿的调节量转换成机器人运动指令，发送至机器人控制器，控制工业机器人向目标位姿运动；

步骤S14：上位机记录所有已经运动过的轨迹，根据边界信息判断曲面磨抛情况，磨抛完成后控制机器人安全运动至初始位置。

7.根据权利要求6所述的一种基于自由曲面的工业机器人自动磨抛系统的方法，其特征在于：所述步骤S10具体为：工业机器人在任一姿态下，上位机得到力传感器检测到的外力读数F，减去该姿态下由磨抛装置重力G引起的外力偏差值^SF_G获得^SF_removeG，并通过摩擦力补偿矩阵M解算出接触力的可靠估计^SF_contact：

^SF_removeG＝F-^SF_G (1)

^SF_contact＝M·^SF_removeG (2)。