CN107791236A - 打磨机器人、机器人打磨的控制系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种打磨机器人、机器人打磨的控制系统及方法，打磨机器人包括静止平台、运动平台以及若干可伸缩的机械臂，所述机械臂的一端连接于所述静止平台、另一端连接于所述运动平台，所述运动平台上设有打磨头；每个机械臂中均设有直线电机，所述直线电机用于带动所述机械臂进行伸缩运动；所述机械臂用于通过伸缩运动带动所述打磨头进行六自由度的运动。本发明可以实现打磨机器人的打磨头进行六自由度的运动，从而利用打磨头进行浮动打磨就能很好地避免打磨时对工件的不规则表面的处理容易出现断刀或损坏工件的情况，有效地延长了打磨头的使用寿命，同时提升了打磨效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种自动控制领域，特别是涉及一种打磨机器人、机器人打磨的控制系统及方法。
背景技术
目前国内大部分厂家的铸件、塑料件、钢制品等材质工件去毛刺加工作业大多采用手工，或者使用手持气动、电动工具经打磨、研磨、锉等方式进行去毛刺加工，容易导致产品不良率上升，效率低下，加工后的产品表面粗糙不均匀等问题。现在也有一部分厂家开始使用机器人安装电动或气动工具进行自动化打磨，与手持打磨比较，机器人去毛刺能有效提高生产效率，降低成本，提高产品良率，但是由于机械臂刚性，定位误差等其他因素，采用机器人夹持电动、气动工具去毛刺针对不规则毛刺处理时容易出现断刀或者对工件造成损坏等情况发生。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中利用机器人安装电动或气动工具进行自动化打磨，由于机械臂刚性、定位误差等因素，容易出现断刀或对被打磨的工件造成损坏的缺陷，提供一种打磨机器人、机器人打磨的控制系统及方法。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供了一种打磨机器人，其特点在于，包括静止平台、运动平台以及若干可伸缩的机械臂，所述机械臂的一端连接于所述静止平台、另一端连接于所述运动平台，所述运动平台上设有打磨头；
每个机械臂中均设有直线电机，所述直线电机用于带动所述机械臂进行伸缩运动；所述机械臂用于通过伸缩运动带动所述打磨头进行六自由度的运动。
较佳地，所述机械臂的一端通过球关节或万向节连接于所述静止平台、另一端通过球关节或万向节连接于所述运动平台。
较佳地，所述直线电机上设有霍尔传感器，用于实时检测所述直线电机的位置。
本发明的目的在于还提供了一种机器人打磨的控制系统，其特点在于，包括控制器以及上述的打磨机器人；
所述控制器用于向所述机械臂发送控制指令，以控制所述机械臂的伸缩运动。
较佳地，所述控制器用于实时获取所述直线电机的电流，并根据电流获取所述机械臂的作用力的大小，并根据所述机械臂的方向获取所述机械臂的作用力的方向；
所述控制器还用于根据所述机械臂的作用力的大小和方向计算所述打磨头的作用力的大小和方向；
所述霍尔传感器还用于将检测到的所述直线电机的位置发送至所述控制器，所述控制器还用于根据所述直线电机的位置计算所述打磨头的位置；
所述控制器还用于根据所述打磨头的位置、作用力的大小和方向生成所述控制指令。
本发明的目的在于还提供了一种机器人打磨的控制方法，其特征在于，其利用上述的机器人打磨的控制系统实现，包括以下步骤：
S1、所述控制器实时获取所述直线电机的电流，并根据电流获取所述机械臂的作用力的大小，并根据所述机械臂的方向获取所述机械臂的作用力的方向；
S2、所述控制器根据所述机械臂的作用力的大小和方向计算所述打磨头的作用力的大小和方向；
S3、所述霍尔传感器实时检测所述直线电机的位置，并将检测到的所述直线电机的位置发送至所述控制器；
S4、所述控制器根据所述直线电机的位置计算所述打磨头的位置；
S5、所述控制器根据所述打磨头的位置、作用力的大小和方向生成控制指令；
S6、所述控制器向所述机械臂发送所述控制指令，以控制所述机械臂的伸缩运动。
本发明的积极进步效果在于：本发明可以实现打磨机器人的打磨头进行六自由度的运动，从而利用打磨头进行浮动打磨就能很好地避免打磨时对工件的不规则表面的处理容易出现断刀或损坏工件的情况，有效地延长了打磨头的使用寿命，同时提升了打磨效率。
附图说明
图1为本发明的实施例1的打磨机器人的结构示意图。
图2为本发明的实施例2的机器人打磨的控制方法的流程图。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1
如图1所示，本实施例的打磨机器人包括静止平台1、运动平台2以及6个可伸缩的机械臂3，每个机械臂3的一端均通过万向节4连接于所述静止平台1、另一端均通过万向节4连接于所述运动平台2，在所述运动平台2上设有打磨头5。
其中，每个机械臂3中均设有直线电机6，所述直线电机6用于带动所述机械臂3进行伸缩运动，而所述6个机械臂3通过伸缩运动可以带动所述打磨头5进行六自由度的运动，其中六自由度的运动包括沿空间直角坐标系中的X轴、Y轴、Z轴三个空间直角坐标轴方向的移动和绕X轴、Y轴、Z轴的转动。
这样，利用所述打磨头5进行六自由度的运动，就可以对工件进行浮动打磨，从而避免了打磨时对工件的不规则表面的处理容易出现断刀或损坏工件的情况，有效地延长了打磨头的使用寿命，同时提升了打磨效率。
在本实施例中，所述直线电机6上可设置霍尔传感器，利用霍尔传感器可以实时检测所述直线电机6的位置。具体地，所述霍尔传感器与所述直线电机6的动子同步移动，由于直线电机内部具有等距排列的永磁体，从而很容易得到位移量，进而就可以确定直线电机的位置。
在本实施例的具体实现过程中，所述机械臂还可以通过球关节连接于所述静止平台和所述运动平台。其中，优选地，所述6个机械臂不均匀地分布于所述静止平台上。
实施例2
本实施例提供了一种机器人打磨的控制系统，其包括控制器以及实施例1的打磨机器人，所述控制器用于向所述机械臂发送控制指令，以控制所述机械臂的伸缩运动。
在本实施例中，所述控制器会实时获取所述直线电机的电流，并根据电流获取所述机械臂的作用力的大小，并根据所述机械臂的方向获取所述机械臂的作用力的方向；
所述控制器还根据所述机械臂的作用力的大小和方向计算所述打磨头的作用力的大小和方向；
具体地，在获取到直线电机的电流后，乘上一个系数，就能得到机械臂的作用力的大小，而根据所述机械臂的方向就能够得到所述机械臂的作用力的方向，把所有机械臂的作用力向量相加，就可以得到所述打磨头的作用力的大小和方向了。
所述霍尔传感器还用于将检测到的所述直线电机的位置发送至所述控制器，所述控制器还用于根据所述直线电机的位置计算所述打磨头的位置；
所述控制器还用于根据所述打磨头的位置、作用力和作用力的方向生成控制指令。
具体地，根据当前作用力的大小和当前位置来调整机械臂的姿态和行程进而调整打磨头的姿态和行程包括：
根据各个直线电机的电流，可以实时计算出打磨头处的作用力F1(即每个机械臂的力的向量和)，用F1与预设的作用力F进行比较，得到差值ΔF，然后利用PID(比例-积分-微分)控制算法，得出打磨头需要做的位移量ΔZ。然后利用ΔZ计算出运动平台的姿态将要做的变化ΔC，读取当前的控制器生成的PVT(位置-速度-时间)的值，利用雅可比矩阵，就可以得出需要让每个机械臂做出的伸缩量(即是直线电机的伸缩量)。
本实施例还提供了一种机器人打磨的控制方法，其利用上述的机器人打磨的控制系统实现，如图2所示，包括以下步骤：
步骤101、所述控制器实时获取所述直线电机的电流，并根据电流获取所述机械臂的作用力的大小，并根据所述机械臂的方向获取所述机械臂的作用力的方向；
步骤102、所述控制器根据所述机械臂的作用力的大小和方向计算所述打磨头的作用力的大小和方向；
步骤103、所述霍尔传感器实时检测所述直线电机的位置，并将检测到的所述直线电机的位置发送至所述控制器；
步骤104、所述控制器根据所述直线电机的位置计算所述打磨头的位置；
步骤105、所述控制器根据所述打磨头的位置、作用力的大小和方向生成控制指令；
步骤106、所述控制器向所述机械臂发送所述控制指令，以控制所述机械臂的伸缩运动，从而通过机械臂控制打磨头的六自由度的运动。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1.一种打磨机器人，其特征在于，包括静止平台、运动平台以及若干可伸缩的机械臂，所述机械臂的一端连接于所述静止平台、另一端连接于所述运动平台，所述运动平台上设有打磨头；
每个机械臂中均设有直线电机，所述直线电机用于带动所述机械臂进行伸缩运动；所述机械臂用于通过伸缩运动带动所述打磨头进行六自由度的运动。
2.如权利要求1所述的打磨机器人，其特征在于，所述机械臂的一端通过球关节或万向节连接于所述静止平台、另一端通过球关节或万向节连接于所述运动平台。
3.如权利要求1所述的打磨机器人，其特征在于，所述直线电机上设有霍尔传感器，用于实时检测所述直线电机的位置。
4.一种机器人打磨的控制系统，其特征在于，包括控制器以及如权利要求1-3中任意一项所述的打磨机器人；
所述控制器用于向所述机械臂发送控制指令，以控制所述机械臂的伸缩运动。
5.如权利要求4所述的机器人打磨的控制系统，其特征在于，所述控制器用于实时获取所述直线电机的电流，并根据电流获取所述机械臂的作用力的大小，并根据所述机械臂的方向获取所述机械臂的作用力的方向；
所述控制器还用于根据所述机械臂的作用力的大小和方向计算所述打磨头的作用力的大小和方向；
所述霍尔传感器还用于将检测到的所述直线电机的位置发送至所述控制器，所述控制器还用于根据所述直线电机的位置计算所述打磨头的位置；
所述控制器还用于根据所述打磨头的位置、作用力的大小和方向生成所述控制指令。
6.一种机器人打磨的控制方法，其特征在于，其利用如权利要求5所述的机器人打磨的控制系统实现，包括以下步骤：
S1、所述控制器实时获取所述直线电机的电流，并根据电流获取所述机械臂的作用力的大小，并根据所述机械臂的方向获取所述机械臂的作用力的方向；
S2、所述控制器根据所述机械臂的作用力的大小和方向计算所述打磨头的作用力的大小和方向；
S3、所述霍尔传感器实时检测所述直线电机的位置，并将检测到的所述直线电机的位置发送至所述控制器；
S4、所述控制器根据所述直线电机的位置计算所述打磨头的位置；
S5、所述控制器根据所述打磨头的位置、作用力的大小和方向生成控制指令；
S6、所述控制器向所述机械臂发送所述控制指令，以控制所述机械臂的伸缩运动。
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