CN114800171B - 一种机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备与方法，属于工业机器人自动加工应用技术领域。该装备包括机器人、打磨头模块和列车车体工件，打磨加工包括：列车车体侧墙蒙皮焊缝特征曲线的提取、打磨加工轨迹规划、生成机器人可识别的轨迹程序文件，打磨工具与工件坐标系的标定，基于打磨后焊缝余高要求的定尺寸打磨加工。采用三个一维力传感器组成的传感器模块组，对打磨接触力进行实时测量，采用激光形状测量传感器对焊缝位置进行实时检测，从而实现对打磨头位姿的调节并实现恒力打磨。本发明可实现对列车车体侧墙蒙皮焊缝的自动化打磨加工，成本低、适应性好、具有较强的灵活性，很好的解决了列车车体侧墙蒙皮焊缝的自动化打磨加工。

Description

一种机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备与方法

技术领域

本发明涉及工业机器人自动加工应用技术领域，具体涉及一种机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备及方法。

背景技术

近年来，随着国家快速发展“交通运输”已经成为带动一方经济的关键因素，大型交通运输工具需求量巨大，其中铁路运输扮演着重要角色。列车车厢侧墙蒙皮在生产制造过程中通过焊接而成，为满足车厢后续喷涂底漆、面漆保证漆面均匀性的工艺要求，需要将列车车厢墙体蒙皮焊缝打磨成与母材平齐且对母材的打磨损伤深度控制在0.2mm以内，并尽可能减小母材的打磨变形。目前，没有行之有效的自动打磨方案及打磨工具，此类焊缝打磨作业主要依靠工人手持角磨机进行打磨，效率非常低，加工一致性差，生产环境恶劣，因此迫切需要实现焊缝的自动化打磨加工。本发明旨在针对列车车厢侧墙蒙皮焊缝的自动化打磨加工，提出了一种机器人自动打磨装备与方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备与方法，能够实现车体侧墙蒙皮焊缝的自动化打磨加工，用以取代现行的工人手工打磨加工作业。以本发明的装备为加工工艺系统，采用离线打磨轨迹规划、焊缝轨迹追踪、力控去除和定尺结构相结合，可以实现对车体侧墙蒙皮焊缝的机器人自动打磨加工，获得符合加工要求的车体侧墙蒙皮焊缝。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备，包括机器人、打磨头模块、列车车体工件和机器人第七轴电机；其中：机器人安装于滑轨上，通过机器人第七轴电机带动丝杠转动实现机器人沿滑轨水平移动，采用两台机器人分别位于列车车体工件两侧同时进行打磨加工作业，打磨头模块安装于机器人的末端执行器上；打磨头模块包括砂带机、打磨头夹具主体连接板、打磨头夹具压板、张紧螺杆、激光形状测量传感器连接板、激光形状测量传感器、一维力传感器连接板、三个一维力传感器、接触轮支架、接触轮以及接触轮轴，砂带机侧面的三个安装螺钉与打磨头夹具主体连接板相连实现定位，通过打磨头夹具压板、张紧螺杆实现夹紧；激光形状测量传感器连接板通过四个螺钉与打磨头夹具主体连接板相连，另一端设计有一圆形通孔和一圆弧槽与激光形状测量传感器相连，可使激光形状测量传感器绕圆形通孔转动，实现调节激光形状测量传感器俯仰角；一维力传感器连接板与打磨头夹具主体连接板相连，方形板面处有一圆形通孔及一圆弧槽，一维力传感器连接板可绕其上圆形通孔旋转，实现调节一维力传感器连接板俯仰角，三个一维力传感器上下分别有连接螺栓，通过螺母与一维力传感器连接板及接触轮支架相连，接触轮通过接触轮轴与接触轮支架连接，接触轮轴两端由螺母固定。

该装备还包括上位EMS系统、机器人控制器、PLC模块，上位EMS系统通过通讯接口与机器人控制器及PLC模块进行双向通讯连接，上位EMS系统数据输入端接收激光形状测量传感器测量的焊缝位置数据、机器人第七轴电机位置数据以及三个一维力传感器测量的接触力数据；上位EMS系统的数据输出端将修正后的工件位置数据发送至机器人控制器。

所述打磨头模块的砂带机定位、装夹方案由打磨头夹具主体连接板、打磨头夹具压板、张紧螺杆组成。砂带机上的三个安装螺钉对应从打磨头夹具主体连接板异形孔的较大直径圆孔处穿过，在自身重力下三个安装螺钉向下落入异形孔较小直径圆孔处，同理安装打磨头夹具压板。安装完成后将张紧螺杆拧入打磨头夹具压板中心螺纹孔，使其顶住打磨头夹具主体连接板，使得打磨头夹具主体连接板紧贴砂带机侧面，达到定位作用，打磨头夹具压板外侧紧贴三个安装螺钉帽内侧，继续拧紧张紧螺杆，打磨头夹具主体连接板与打磨头夹具压板向外扩张，固定打磨头砂带机。

所述打磨头夹具主体连接板由三个矩形板材与加强筋组合而成，主安装板面上对应砂带机三个安装螺钉位置设计有3个异形通孔，形状为两个直径相异的圆形通孔中间由一小段矩形通孔连接组成，上方圆形通孔直径大于下方圆形通孔直径，在主安装板面右上角有4个螺纹孔，用于安装激光形状测量传感器连接板，为避免与整体结构发生干涉，主安装板面左侧设计有一缺口；机器人末端执行器连接板面与主安装板成90度，通过四个沉头孔与机器人末端执行器法兰盘链接，两侧有两条加强筋；在主安装板前端的矩形连接板上有两个螺纹孔，连接一维力传感器连接板；打磨头夹具压板对应砂带机三个安装螺钉位置设计有与打磨头夹具主体连接板结构相同方向上下相反的异性孔，且打磨头夹具压板中心设计有一螺纹孔，为避免与整体结构发生干涉，板面左侧设计有一缺口。

所述力传感器模块组由一维力传感器连接板、三个一维力传感器、接触轮支架、接触轮、接触轮轴组成；一维力传感器连接板与打磨头夹具主体连接板相连，三个一维力传感器上下分别有连接螺栓，通过螺母与一维力传感器连接板及接触轮支架相连，接触轮通过接触轮轴与接触轮支架连接，接触轮轴两端由螺母固定。

所述一维力传感器连接板是由一矩形与一三角形型材成90度角组合而成，矩形板面处有一圆形通孔及一圆弧槽，三角形板面部分为等腰三角形结构，设计有三个螺纹孔，用于连接三个一维力传感器。为避免与整体结构发生干涉，连接板一侧设计有一缺口。

安装于打磨头夹具主体连接板上的力传感器模块组，可绕一维力传感器连接板矩形板面处圆形通孔转动，调整力传感器模块组俯仰角，实现调整打磨头砂带机打磨部位与力传感器模块组接触轮之间的垂直距离，达到定尺寸余量去除的目的。

所述激光形状测量传感器连接板与打磨头夹具主体连接板连接处为4个沉头孔，且向内弯折，头部设计有一圆形通孔及一圆弧槽，与激光形状测量传感器相连。

利用所述装备进行的机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的方法，包括以下步骤：

1)车体侧墙蒙皮焊缝特征曲线的提取与离散化处理、加工轨迹规划，生成机器人可识别的轨迹程序文件；

2)基于焊缝打磨质量、形貌要求，采用定尺结构的打磨加工方法，实现对车体侧墙蒙皮焊缝的打磨加工；

3)采用激光形状测量传感器在打磨过程中对车体侧墙蒙皮焊缝进行实时位置检测，通过上位EMS系统进行数据处理，由机器人实现对打磨轨迹位置偏移补偿，避免对加工质量的影响；

4)采用三个一维力传感器在打磨过程中对打磨接触力进行实时检测，通过上位EMS系统进行数据处理，由机器人实现对打磨头模块位姿的调节，及打磨接触力的偏差补偿，实现恒力打磨，保证加工质量。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明所提出打磨加工方案能够代替工人手持角磨机进行打磨作业，能够降低劳动强度以及打磨加工成本，提高表面加工质量，有效保证焊缝打磨后余高一致性问题并且避免对母材的损伤，为后续焊缝自动打磨提供了参考依据。

2.为减少焊缝打磨过程中更换打磨头砂带机时间，本发明所设计的打磨头砂带机夹具采用两块压板结构，通过拧紧张紧螺杆使两板之间产生张紧力，实现砂带机的定位与夹紧。大大节约了更换工具时间，且结构简单，操作方便。

3.本发明采用三个一维力传感器代替六维力/力矩传感器对打磨接触力进行实时测量，通过三个一维力传感器测得的接触力数值与预设的接触力数值进行比对，调节机器人位姿，保证打磨加工质量，有效节约设备成本。

4.本发明采用三个一维力传感器实时采集接触力信息，并根据接触力信息调节机器人位姿，同时采用激光形状测量传感器实时检测打磨焊缝位置，防止实际打磨过程中打磨路径偏移，有效补偿和调整打磨头的位置和姿态精度，保证了恒力加工，实现工件去除量的均匀性和一致性，提高工件加工质量。

5.本发明所设计打磨头采用定尺机构进行打磨加工，通过调节力传感器模块组与打磨头夹具主体连接板之间的角度，可实现打磨后焊缝余高的调节，实现定尺寸余高打磨加工，保证了打磨加工的形状要求。

6.本发明采用两台机器人分列车厢两侧进行车体侧墙蒙皮焊缝的打磨加工，两台机器人分别通过第七轴导轨实现沿列车的水平移动，大大缩短了工时。

附图说明

图1为本发明机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备总体结构示意图。

图2为本发明中打磨头模块示意图。

图3为本发明中打磨头夹具连接板示意图。

图4为本发明中力传感器模块示意图。

图5为本发明中力传感器连接板示意图。

图6为本发明中激光形状测量传感器连接示意图。

图7为本发明中力传感器、砂带机、打磨工件相对位置示意图。

图8为本发明中系统通讯方案示意图。

图9为本发明方法中打磨加工过程示意图。

具体实施方式

本发明提供一种机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备与方法，根据车体侧墙蒙皮焊缝的打磨加工要求及特点，制定了机器人自动打磨加工方案，设计了带有定尺机构的焊缝打磨头，将其装夹在机器人末端执行器法兰上，代替工人手持角磨机进行打磨作业，采用力控去除和定尺结构相结合的方法有效保证焊缝打磨后的一致性问题并且避免对母材造成损伤，为后续焊缝自动化打磨提供了参考依据。

本发明是为了实现机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝，实现自动化、智能化焊缝打磨加工，替代手工打磨加工，降低劳动强度和提高加工质量与效率。

如图1所示，该机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备包括8个部分：机器人1、打磨头模块2(主要包括砂带机21、激光形状测量传感器26、一维力传感器28)、列车车体工件3(车体侧墙蒙皮焊缝6)、机器人第七轴电机4、滑轨5、上位MES系统、机器人控制器和PLC模块。

本发明采用一种离线打磨轨迹规划的方法，根据列车车体三维模型对整个车体侧墙蒙皮焊缝特征曲线进行提取，并按照步长要求及焊缝分布进行打磨加工轨迹规划，计算机系统自动生成车体侧墙蒙皮焊缝的打磨加工轨迹，根据机器人操作系统控制程序要求生成机器人可识别的轨迹程序文件。将生成的车体侧墙蒙皮焊缝打磨轨迹程序文件导入机器人控制器，机器人控制器控制机器人1运动，带动安装在机器人1末端执行器上的焊缝打磨头2沿着车体侧墙蒙皮焊缝6完成进给运动，实现车体侧墙蒙皮焊缝6的打磨加工作业。列车车厢3为对称结构，因此，本发明采用两台装备布置在列车车箱3左右两侧，由机器人第七轴电机4驱动，使机器人1沿滑轨5移动，完成车体侧墙蒙皮焊缝6的打磨工作。

本发明所设计的打磨头模块2主要由三部分组成，即打磨加工部分、焊缝识别部分及力传感器模块组部分，如图2(a)所示。所述打磨加工部分包括打磨机夹具和砂带机21，砂带机21为打磨工具主体，负责焊缝的打磨加工，通过打磨头夹具主体连接板22、打磨头夹具压板23以及张紧螺杆24实现定位与夹紧，打磨头夹具主体连接板22串连起打磨头的所有部分，并与机器人末端执行器进行连接。以上各单元组成打磨头模块2的打磨加工部分。所述焊缝识别部分包括激光形状测量传感器26和激光形状测量传感器连接板25，激光形状测量传感器26负责打磨过程中焊缝的识别，通过激光形状测量传感器连接板25与打磨头夹具主体连接板22相连接。所述力传感器模块组包括三个一维力传感器28和三个打磨头传感器模块接触轮组，三个一维力传感器28负责打磨过程中打磨接触力的测量，通过一维力传感器连接板27安装于打磨头夹具主体连接板22前端。所述打磨头传感器模块接触轮组包括接触轮支架29、接触轮210和接触轮轴211，3个打磨头传感器模块接触轮组与3个一维力传感器28连接，在焊缝打磨过程中，三个力传感器模块接触轮组与车体蒙皮母材接触，支撑整个打磨头力传感器模块。

本发明所提出打磨加工方案的打磨机夹具包括打磨头夹具主体连接板22、打磨头夹具压板23和张紧螺杆24，如图3所示。砂带机夹具采用两块压板结构，根据砂带机21自身的三个安装螺钉(如图2(b)所示)，打磨头夹具主体连接板22在三个安装螺钉对应位置设计有3个异形通孔，形状为两个直径相异的圆形通孔中间由一小段矩形孔通连接组成，上方圆形通孔直径大于下方圆形通孔直径，打磨头夹具压板23对应三个安装螺钉位置设计有与打磨头夹具主体连接板22结构相同方向上下相反的异形孔，且打磨头夹具压板23中心设计有一螺纹孔。安装砂带机21时，首先将砂带机21上的三个安装螺钉对应从打磨头夹具主体连接板22异形孔的较大直径圆孔处穿过，由于自身重力三个安装螺钉向下落入异形孔的较小直径圆孔处，同理安装打磨头夹具压板23。安装完成后将张紧螺杆24拧入打磨头夹具压板23中心螺纹孔，使其顶住打磨头夹具主体连接板22，此时打磨头夹具主体连接板22紧贴砂带机21侧面，同时起到定位作用，打磨头夹具压板23外侧紧贴三个安装螺钉帽内侧，继续拧紧张紧螺杆24，使得打磨头夹具主体连接板22与打磨头夹具压板23向外扩张，达到固定打磨头砂带机21的目的。

本发明所提出打磨加工方案的力传感器模块组包括一维力传感器连接板27、三个一维力传感器28、接触轮支架29、接触轮210和接触轮轴211，如图4所示。三个一维力传感器28上下分别有连接螺栓如图4(b)所示，一维力传感器上下分别通过螺母与一维力传感器连接板27及接触轮支架29连接，接触轮210通过接触轮轴211与接触轮支架29连接，接触轮轴211两端由螺母固定，接触轮210与车体侧墙母材以滚动方式接触。一维力传感器连接板27结构如图5所示，由一矩形与一三角形板材成90度角组合而成，矩形板面处有一圆形通孔及一圆弧槽，使得一维力传感器连接板27安装在打磨头夹具主体连接板22上时，可绕其上圆形通孔旋转，调节一维力传感器连接板27俯仰角，进而调节打磨头砂带机21打磨部位与接触轮210、车体侧墙母材接触处之间的垂直距离，实现调节打磨去除量，达到定尺寸余量的目的。因列车侧墙焊缝分布及排列，一维力传感器连接板27三角形板面部分为等腰三角形结构，用于连接传感器，便于实际的打磨加工。为避免与整体结构发生干涉，一维力传感器连接板27一侧设计一缺口。

本发明所提出打磨加工方案的焊缝识别部分主要由2部分组成，分别为激光形状测量传感器连接板25和激光形状测量传感器26，如图6所示。激光形状测量传感器连接板25连接部位有四个沉头孔，通过四个螺钉与打磨头夹具主体连接板22相连，且向内偏移，使得安装其上的激光形状测量传感器26中间对称面与砂带机21中间对称面重合，便于打磨过程中车体侧墙焊缝的识别与打磨轨迹纠偏。激光形状测量传感器连接板25的传感器安装端有一圆形通孔及一圆弧槽，使得激光形状测量传感器26可绕其上圆形通孔旋转，调节激光形状测量传感器26的俯仰角，实现配合一维力传感器连接板27俯仰角调节，达到对车体侧墙蒙皮焊缝识别目的。

本发明所提出打磨加工方案的力传感器模块、砂带机21、激光形状测量传感器26、车体侧墙蒙皮焊缝3相对位置如图7所示，主要由这4部分组成。力传感器模块安装在砂带机21一侧，调节一维力传感器连接板27俯仰角可实现打磨去除量的调节，实现定尺寸余高的打磨去除。打磨加工过程中三个一维力传感器28相互配合，将测量的接触力数值回传给上位MES系统进行处理，上位MES系统将处理后的位置修正数据信息传递给机器人控制器，机器人控制器驱动机器人1带动安装其上的打磨头模块2进行位姿修正，矫正打磨头加工位姿，同时调节打磨接触力，保证与预设的打磨接触力保持一致，从而实现车体侧墙蒙皮焊缝打磨加工后剩余高度的均匀性与一致性。打磨过程中采用激光形状测量传感器26实时对待打磨焊缝进行识别，并将数据实时回传给上位EMS系统进行处理，上位MES系统将处理后的位置修正数据信息传递给机器人控制器，驱动机器人1实时进行轨迹纠偏，保证打磨头砂带机21与焊缝6的相对位置，实现打磨轨迹纠偏。

本发明的控制通讯方案包含三部分，如图8所示，分别为上层决策层、执行器决策层、执行器层。执行器决策层负责根据上位EMS系统派发的各执行器状态信号指令给各执行器派发相应的执行指令，并将各执行器状态回传给上位EMS系统；执行器层负责接收并执行相应的指令，并将自己的状态信号回传给执行器决策层。其中机器人控制器与执行器层之间的通信采用高可靠性的TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)通信协议，二者之间的通信实时性较高，采用数据流的方式进行通信，以XML文件进行通信，将打磨加工轨迹控制指令输出给机器人控制器，机器人控制器与三个一维力传感器28以及上位EMS系统与执行决策层之间使用以太网进行通信，采用高速传输的UDP(User DatagramProtocol)协议进行通信，可以提供高达7000Hz的传输频率；PLC模块通过上位EMS系统发送的指令与机器人打磨状态，控制激光形状测量传感器26与打磨头砂带机21电机的运行状态；上位EMS系统通过处理机器人的状态数据与PLC模块回传的激光形状测量传感器26采集的焊缝数据，判断系统是否出现异常，计算出补偿数据，并将补偿数据传输给执行器决策层，由执行器决策层下发相应的运动指令。

应用本发明装备的具体实施步骤如下：

1.将打磨头模块2安装在机器人1的第六轴末端法兰盘上，并与定位块进行对刀定位，完成机器人1的基坐标与打磨头模块2的坐标标定，实现坐标标定统一。

2.进行列车车体工件3坐标系的标定，标定过程中以定位块为参照物完成列车车体工件3的定位。将列车车体工件3的坐标与机器人1的基坐标进行统一标定，将列车车体工件3、打磨头2都统一到机器人1的基坐标上，完成工艺系统的坐标标定统一。

3.将列车车厢三维模型导入本系统装置的轨迹生成软件中，按照车体侧墙蒙皮焊缝分布合理规划打磨加工轨迹。在工件坐标系下对车体侧墙蒙皮焊缝模型进行特征曲线提取，选定打磨加工进给方向，按照步长进行轨迹离散化处理，根据车体侧墙蒙皮焊缝分布，合理规划打磨加工轨迹，并生成机器人系统可识别的轨迹程序，将规划好的轨迹程序导入机器人控制器。

4.上位EMS系统下发开始信号指令，机器人控制器收到指令，控制机器人1带动打磨头2到达指定起始位置，打磨头砂带机启动。机器人1按照机器人控制器输入的打磨加工轨迹规划程序文件，驱动机器人1按照轨迹规划形成的程序文件运动，带动打磨头2与车体侧墙蒙皮焊缝接触加工。砂带机21的转动为打磨主运动，转速大小可调节，动力由电源提供。

5.打磨头2与车体侧墙蒙皮焊缝接触时激光形状测量传感器26启动。打磨加工过程中激光形状测量传感器26实时对即将打磨的焊缝进行扫描，并将扫描后的焊缝位置信息数据回传给上位EMS系统，并与离线轨迹文件进行比较计算，得到位置补偿值，并回传给机器人控制器，机器人控制器根据位置补偿值控制机器人运动，实现打磨轨迹的纠偏。

6.打磨头2与车体侧墙蒙皮焊缝6接触时，三个一维力传感器28实时采集接触力信息，滤波处理，输出可以识别的数字信号，通过UDP将信息传递给上位EMS系统。上位EMS系统将收集到的数字信号进行处理，按照重量补偿算法进行重量补偿计算，将测量结果转换为实际的接触力，并将测量的接触力与设定的接触力进行比较计算，得到补偿值ΔF，通过位置控制器模块算法，将力补偿值ΔF转换为位置补偿值ΔZ，将将调整补偿值ΔZ与磨削轨迹规划值Z_p进行补偿换算，得到实际打磨加工位置Z_d的值(本方案力传感器模块组采用3个一维力传感器，因此仅有Z方向的力反馈调整)。

7.机器人控制器按照反馈调整后的Z_d和打磨工件姿态角数据，驱动机器人1做反馈调整，机器人1带动打磨头做相应的位置和姿态调整，实现打磨加工过程中打磨力的大小恒定、可控以及打磨头位姿的调节。

8.当打磨完全部焊缝后，机器人1复位回到起始位置，整个车体侧墙蒙皮焊缝打磨完成。

9.整个打磨加工过程如图9所示。

Claims (7)

1.一种机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备，其特征在于：该装备包括机器人（1）、打磨头模块（2）、列车车体工件（3）和机器人第七轴电机（4）；其中：机器人（1）安装于滑轨（5）上，通过机器人第七轴电机（4）带动丝杠转动实现机器人（1）沿滑轨（5）水平移动，采用两台机器人分别位于列车车体工件（3）两侧同时进行打磨加工作业，打磨头模块（2）安装于机器人（1）的末端执行器上；打磨头模块（2）包括砂带机（21）、打磨头夹具主体连接板（22）、打磨头夹具压板（23）、张紧螺杆（24）、激光形状测量传感器连接板（25）、激光形状测量传感器（26）、一维力传感器连接板（27）、三个一维力传感器（28）、接触轮支架（29）、接触轮（210）以及接触轮轴（211），砂带机（21）侧面的三个安装螺钉与打磨头夹具主体连接板（22）相连实现定位，通过打磨头夹具压板（23）、张紧螺杆（24）实现夹紧；激光形状测量传感器连接板（25）通过四个螺钉与打磨头夹具主体连接板（22）相连，另一端设计有一圆形通孔和一圆弧槽与激光形状测量传感器（26）相连，可使激光形状测量传感器（26）绕圆形通孔转动，实现调节激光形状测量传感器（26）俯仰角；一维力传感器连接板（27）与打磨头夹具主体连接板（22）相连，方形板面处有一圆形通孔及一圆弧槽，一维力传感器连接板（27）可绕其上圆形通孔旋转，实现调节一维力传感器连接板（27）俯仰角，三个一维力传感器（28）上下分别有连接螺栓，通过螺母与一维力传感器连接板（27）及接触轮支架（29）相连，接触轮（210）通过接触轮轴（211）与接触轮支架（29）连接，接触轮轴（211）两端由螺母固定；

该装备还包括安装于打磨头夹具主体连接板（22）上的力传感器模块组，可绕一维力传感器连接板（27）矩形板面处圆形通孔转动，调整力传感器模块组俯仰角，实现调整打磨头砂带机（21）打磨部位与力传感器模块组接触轮之间的垂直距离，达到定尺寸余量去除的目的。

2.根据权利要求1所述的机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备，其特征在于：该装备还包括上位EMS系统、机器人控制器、PLC模块，上位EMS系统通过通讯接口与机器人控制器及PLC模块进行双向通讯连接，上位EMS系统数据输入端接收激光形状测量传感器（26）测量的焊缝位置数据、机器人第七轴电机（4）位置数据以及三个一维力传感器（28）测量的接触力数据；上位EMS系统的数据输出端将修正后的工件位置数据发送至机器人控制器。

3.根据权利要求1所述的机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备，其特征在于：所述打磨头模块（2）的砂带机（21）定位、装夹结构由打磨头夹具主体连接板（22）、打磨头夹具压板（23）、张紧螺杆（24）组成；砂带机（21）上的三个安装螺钉对应从打磨头夹具主体连接板（22）异形孔的较大直径圆孔处穿过，在自身重力下三个安装螺钉向下落入异形孔较小直径圆孔处，同理安装打磨头夹具压板（23）；安装完成后将张紧螺杆（24）拧入打磨头夹具压板（23）中心螺纹孔，使其顶住打磨头夹具主体连接板（22），使得打磨头夹具主体连接板（22）紧贴砂带机（21）侧面，达到定位作用，打磨头夹具压板（23）外侧紧贴三个安装螺钉帽内侧，继续拧紧张紧螺杆（24），打磨头夹具主体连接板（22）与打磨头夹具压板（23）向外扩张，固定打磨头砂带机（21）。

4.根据权利要求3所述的机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备，其特征在于：所述打磨头夹具主体连接板（22）由三个矩形板材与加强筋组合而成，主安装板面上对应砂带机（21）三个安装螺钉位置设计有3个异形通孔，包括两个直径相异的圆形通孔，两个圆形通孔中间通过一小段矩形通孔连接，上方圆形通孔直径大于下方圆形通孔直径，在主安装板面右上角有4个螺纹孔，用于安装激光形状测量传感器连接板（25），为避免与整体结构发生干涉，主安装板面左侧设计有一缺口；机器人（1）末端执行器连接板面与主安装板成90度，通过四个沉头孔与机器人（1）末端执行器法兰盘链接，两侧有两条加强筋；在主安装板前端的矩形连接板上有两个螺纹孔，连接一维力传感器连接板（27）；打磨头夹具压板（23）对应砂带机（21）三个安装螺钉位置设计有与打磨头夹具主体连接板（22）结构相同方向上下相反的异形孔，且打磨头夹具压板（23）中心设计有一螺纹孔，为避免与整体结构发生干涉，板面左侧设计有一缺口。

5.根据权利要求1所述的机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备，其特征在于：所述一维力传感器连接板（27）是由一矩形型材与一三角形型材成90度角组合而成，矩形板面处有一圆形通孔及一圆弧槽，三角形板面部分为等腰三角形结构，设计有三个螺纹孔，用于连接三个一维力传感器（28）；为避免与整体结构发生干涉，连接板一侧设计有一缺口。

6.根据权利要求1所述的机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的装备，其特征在于：所述激光形状测量传感器连接板（25）与打磨头夹具主体连接板（22）连接处为4个沉头孔，且激光形状测量传感器连接板（25）向内弯折，头部设计有一圆形通孔及一圆弧槽，激光形状测量传感器连接板（25）头部与激光形状测量传感器（26）相连。

7.一种利用权利要求1所述装备进行的机器人自动打磨车体侧墙蒙皮焊缝的方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

1）车体侧墙蒙皮焊缝特征曲线的提取与离散化处理、加工轨迹规划，生成机器人可识别的轨迹程序文件；

2）基于焊缝打磨质量、形貌要求，采用定尺结构的打磨加工方法，实现对车体侧墙蒙皮焊缝的打磨加工；

3）采用激光形状测量传感器（26）在打磨过程中对车体侧墙蒙皮焊缝进行实时位置检测，通过上位EMS系统进行数据处理，由机器人（1）实现对打磨轨迹位置偏移补偿，避免对加工质量的影响；

4）采用三个一维力传感器（28）在打磨过程中对打磨接触力进行实时检测，通过上位EMS系统进行数据处理，由机器人（1）实现对打磨头模块位姿的调节，及打磨接触力的偏差补偿，实现恒力打磨，保证加工质量。

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