CN112123344A - 基于力控机器人打磨的拖拽示教方法及其实施装置 - Google Patents

Abstract

一种力控机器人自动打磨技术领域的基于力控机器人打磨的拖拽示教方法及其实施装置，方法包括以下步骤：将打磨工件固定在打磨台上，系统启动；调试者手握拖拽手柄，依次将机器人末端的打磨工具接触打磨工件的打磨区域，力控系统自动记录每个打磨点的位置坐标信息；依次对每个打磨点的运动方式进行设置，使机器人在不同的打磨点之间以指定的方式进行移动，并且自动生成机器人移动指令；取指定位置的打磨点并设置成工艺打磨点，依次对每个工艺打磨点进行打磨工艺设置，并且自动生成机器人移动指令。本发明打磨示教点的选取更加自由、数量更少，机器人打磨路径的创建更加简单和灵活，节约了大量的示教时间，由于可以自动生成打磨工艺，提高了打磨的稳定性，对打磨的质量有很大的提升。

Description

基于力控机器人打磨的拖拽示教方法及其实施装置

技术领域

本发明涉及的是一种力控机器人自动打磨技术领域的拖拽示教装置，特别涉及到的是一种带有六维力传感器的基于力控机器人打磨的拖拽示教方法及其实施装置。

背景技术

随着机器人在各种制造领域的广泛应用，更加智能的力控机器人越来越多应用到各种打磨场合，比如汽车发动机的腔体铸件的去毛边及打磨、药桶搅拌器的焊缝打磨、轮船涡轮叶片的曲面打磨、电脑外壳打磨等，有很多形状不规则、外形比较复杂的曲面、加工一致性不好的工件，并对打磨精度要求比较高、打磨工艺复杂，就需要机器人调试工程师对力控机器人的打磨路径示教编程、打磨工艺的确认等具备丰富的经验，才能够高效、高精度的完成。

目前大多数的机器人工程师在示教打磨工艺时，是通过机器人示教器、在线编程、视觉系统辅助等方式来规划打磨路径和打磨工艺，在面对复杂路径和工艺的情况下，一个工件的打磨示教点可能会有几百上千个，这就需要大量的时间去一个个点进行示教并规划打磨参数并进行优化，导致调试成本过高且很难保证打磨的精度。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出一种基于力控机器人打磨的拖拽示教方法及其实施装置，通过人工施加在手柄上的力，按照指定的方向来拖拽手柄，可将机器人的末端打磨工具贴合工件，并沿着工件的打磨区域进行拖拽移动，在此过程中力控系统可根据拖拽后机器人的运动轨迹自动生成运动指令，同时还可以在每个位置点手动添加打磨指令，以便完成打磨工艺的制定。针对力控机器人打磨路径的示教和高精度打磨工艺的生成，能够在短时间内高效率安全的完成。

本发明是通过以下技术方案来实现的，本发明的方法包括以下步骤：第一，将打磨工件固定在打磨台上，系统启动；第二，调试者手握拖拽手柄，依次将机器人末端的打磨工具接触打磨工件的打磨区域，力控系统自动记录每个打磨点的位置坐标信息；第三，依次对每个打磨点的运动方式进行设置，使机器人在不同的打磨点之间以指定的方式进行移动，并且自动生成机器人移动指令；第四，取关键的打磨点并设置成工艺打磨点，依次对每个工艺打磨点进行打磨工艺设置，并且自动生成机器人移动指令；第五，打磨拖曳示教完成。

本发明的实施装置包括括机器人底座、机器人、末端打磨工具、拖拽支架、六维力传感器、拖拽手柄、打磨工件、打磨台、机器人控制柜、机器人力控制器、机器人力控制单元iPad、拖拽示教器，机器人的底部固定在机器人底座上，末端打磨工具与机器人末端相连接；拖曳支架布置在机器人的末端，六维力传感器与拖拽手柄连接在一起并固定在拖拽支架上；打磨工件布置在打磨台上，机器人力控制器、机器人力控制单元iPad、拖拽示教器均布置在机器人控制柜上；机器人力控制器内部集成有机器人力控程序、机器人拖拽示教程序；机器人力控制单元iPad，与机器人力控制器通过无线局域网进行连接，可对机器人运动进行编程和控制；拖拽示教器用于可设定拖拽的方向。

进一步地，在本发明的实施装置中，末端打磨工具可以是气动抛光机、电动角磨机、气动磨头等打磨工具，或者一根针。针可以替代打磨工具来进行演示，只需保证针尖的位置和打磨工具的磨削位置一致即可，此方法的好处是在没有确认打磨工具的时候，可以提前进行打磨路径的规划，提高了示教打磨的效率。

更进一步地，在本发明的实施装置中，六维力传感器可以测量施加在拖拽手柄的力，并将力的大小反馈给机器人力控系统，机器人系统根据拖拽力的大小，可沿着指定的方向进行直线、圆弧或者关节运动。

更进一步地，在本发明的实施装置中，拖拽手柄呈圆球形，可很好的与人手进行贴合，方便操作者握住并进行拖拽运动。

更进一步地，在本发明的实施装置中，拖拽示教器可设定拖拽的方向：x、y、z、xy、xz、yz，也就是可以按照指定的方向对机器人进行拖拽，会更精准的控制机器人的运动。

更进一步地，在本发明的实施装置中，拖拽的方向不限于沿机器人工具坐标系的六个方向，也可以是任意平面内的任意向量，可设定向量的具体值，以便更准确的移动。

更进一步地，在本发明的实施装置中，机器人力控制单元iPad，与机器人力控制器通过无线局域网进行连接，类似机器人示教器，可对机器人运动进行编程和控制。

更进一步地，在本发明的实施装置中，机器人力控制器，内部集成有机器人力控程序、机器人拖拽示教程序；机器人力控程序包含多种精准力控算法，通过分析六维力传感器的力大小，控制机器人的运动；机器人拖拽示教程序，用于操作者拖拽机器人沿着工件打磨区域按照锁定的指定方向运动后，记录机器人运动指令，并自动生成打磨工艺指令。

更进一步地，在本发明的实施装置中，记录机器人运动指令可分为自动记录和手动记录两种方式，机器人运动指令包括mvL(走直线)、mvC(走圆弧)和mvJ(走关节)，通过切换不同的记录方式，可更加准确记录每个打磨点的位置及机器人的行走模式，最终生成机器人打磨路径的规划。

更进一步地，在本发明的实施装置中，打磨路径，由打磨点的位置确定；打磨点是根据工件的打磨位置点确定，不同的打磨点形成不同的打磨区域；若打磨区域是直线，拖拽示教首尾两个点，然后使用mvL指令即可；若打磨区域是曲线，拖拽示教曲线上的三个不同的点，然后使用mvC指令即可；同样的方法，可以拖拽示教平面和曲面的打磨路径。

更进一步地，在本发明的实施装置中，自动生成打磨工艺指令指的是可以在拖拽的打磨位置处，添加打磨参数，包括打磨工具的添加、磨料的添加、磨削速度、进给量等，可自动转换承打磨指令，并可以被机器人力控制系统读取，形成打磨时的运动指令，包括打磨工具的自动启动、自动更换磨料、自动更改磨削速度和打磨工具的进给量。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果为：发明是利用六维力传感器拖拽示教的方法，按照锁定的指定方向对机器人拖拽，使机器人沿着工件的打磨区域进行贴合移动，自动记录机器人的运动轨迹并生成指令完成打磨路径的创建，并可以手动添加不同打磨区域的打磨参数，自动生成打磨工艺。打磨示教点的选取更加自由、数量更少，机器人打磨路径的创建更加简单和灵活，节约了大量的示教时间，由于可以自动生成打磨工艺，提高了打磨的稳定性，对打磨的质量有很大的提升。

附图说明

图1为本发明方法的流程图；

图2为本发明实施装置的结构示意图；

图3为图2的第一局部放大图；

图4为图2的第二局部放大图；

图5为本发明实施装置中拖曳示教器主界面示意图；

其中，1、机器人底座，2、机器人，3、末端打磨工具，4、六维力传感器，5、拖拽手柄，6、打磨工件，7、打磨台，8、机器人控制柜，9、机器人力控制器，10、机器人力控制单元iPad，11、拖拽示教器，12、拖拽支架。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施例作详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

具体实施例如图2至图5所示，本发明的实施装置包括机器人底座1、机器人2、末端打磨工具3、六维力传感器4、拖拽手柄5、打磨工件6、打磨台7、机器人控制柜8、机器人力控制器9、机器人力控制单元iPad 10、拖拽示教器11、拖拽支架12，机器人2的底部固定在机器人底座1上，末端打磨工具3与机器人2末端相连接；拖曳支架12布置在机器人2的末端，六维力传感器4与拖拽手柄5连接在一起并固定在机器人拖曳支架12上；打磨工件6布置在打磨台7上，机器人力控制器9、机器人力控制单元iPad 10、拖拽示教器11均布置在机器人控制柜上；机器人力控制器9内部集成有机器人力控程序、机器人拖拽示教程序；机器人力控制单元iPad 10与机器人力控制器通过无线局域网进行连接，可对机器人运动进行编程和控制；拖拽示教器11用于可设定拖拽的方向。末端打磨工具3为电动角磨机，拖拽手柄5为圆球形。

在本发明的实施过程中，将打磨工件6固定在打磨台7上，机器人系统上电后，点击机器人力控制单元iPad 10上的启动按钮，并连接网络成功，拖拽示教系统即可进行。将六维力传感器4的力的均设置在5N以内，确保人可以轻松拖动；调试者手握拖拽手柄5，将机器人2缓慢的移动到打磨工件6的打磨位置附近，根据打磨位置及打磨区域的特点，将末端打磨工具3与打磨工件6接触，记录此时的位置信息A，将末端打磨工具3拖动到工件的另一个打磨位置，记录此时的位置信息B，以次类推，根据不同打磨区域内工件的特征，取不同的打磨点并将末端打磨工具3一次拖拽至打磨点的并记录位置信息，然后按照不同打磨点的特征，设置对应的移动方式，包括mvL(走直线)、mvC(走圆弧)和mvJ(走关节)。在所有打磨点的位置信息设置和采集完成后，启动机器人力控制单元iPad 10上的生成机器人轨迹指令按钮，即可自动完成打磨拖拽示教的路径规划指令程序。然后对指定打磨点的打磨工艺进行设置，选择示教的打磨点，选择添加打磨参数的按钮，对里面的各个参数进行设置即可，对所需点的打磨工艺都设置完成后，启动机器人力控制单元iPad上生成打磨工艺按钮，即可自动完成打磨工艺的规划指令程序。移动方式可通过拖拽示教器11进行选择，拖拽示教器11是一款电阻式可触摸控制器，主界面包含拖拽示教、轨迹模式、状态显示、系统设置、关机等五个主菜单，其中拖拽示教菜单包含开始示教按钮、mvJ按钮、mvL按钮、mvC按钮、添加点按钮和删除上一个点按钮。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (7)

1.一种基于力控机器人打磨的拖拽示教方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一，将打磨工件固定在打磨台上，系统启动；

第二，调试者手握拖拽手柄，依次将机器人末端的打磨工具接触打磨工件的打磨区域，力控系统自动记录每个打磨点的位置坐标信息；

第三，依次对每个打磨点的运动方式进行设置，使机器人在不同的打磨点之间以指定的方式进行移动，并且自动生成机器人移动指令；

第四，取指定位置的打磨点并设置成工艺打磨点，依次对每个工艺打磨点进行打磨工艺设置，并且自动生成机器人移动指令；

第五，打磨拖曳示教完成。

2.一种实施权利要求1所述基于力控机器人打磨的拖拽示教方法的装置，包括机器人底座、机器人，机器人的底部固定在机器人底座上，其特征在于，还包括末端打磨工具、拖拽支架、六维力传感器、拖拽手柄、打磨工件、打磨台、机器人控制柜、机器人力控制器、机器人力控制单元iPad、拖拽示教器，末端打磨工具与机器人末端相连接；拖曳支架布置在机器人的末端，六维力传感器与拖拽手柄连接在一起并固定在拖拽支架上；打磨工件布置在打磨台上，机器人力控制器、机器人力控制单元iPad、拖拽示教器均布置在机器人控制柜上；机器人力控制器内部集成有机器人力控程序、机器人拖拽示教程序；机器人力控制单元iPad，与机器人力控制器通过无线局域网进行连接，可对机器人运动进行编程和控制；拖拽示教器用于可设定拖拽的方向。

3.根据权利要求2所述的基于力控机器人打磨的拖拽示教方法的实施装置，其特征在于所述末端打磨工具包括但不限于气动抛光机、电动角磨机、气动磨头。

4.根据权利要求2所述的基于力控机器人打磨的拖拽示教方法的实施装置，其特征在于所述拖拽手柄为圆球形。

5.根据权利要求2所述的基于力控机器人打磨的拖拽示教方法的实施装置，其特征在于所述拖拽示教器可设定拖拽的方向包括但不限于X、Y、Z、XY、XZ、YZ方向。

6.根据权利要求2所述的基于力控机器人打磨的拖拽示教方法的实施装置，其特征在于所述机器人力控程序包含多种精准力控算法，通过分析六维力传感器的力大小，控制机器人的运动；所述机器人拖拽示教程序，用于操作者拖拽机器人沿着工件打磨区域按照锁定的指定方向运动后，记录机器人运动指令，并自动生成打磨工艺指令。

7.根据权利要求6所述的基于力控机器人打磨的拖拽示教方法的实施装置，其特征在于所述记录机器人运动指令分为自动记录和手动记录两种方式，机器人运动指令包括走直线、走圆弧、走关节。

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