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多种类型的力值测量传感器​应用于机器人系统

时间:2021-10-19 点击次数:

工业控制系统中,我们通过分析基于位置伺服力/位混合控制策略的基础上,研究了基于速度伺服的力/位混合控制策略,对测量力信号进行了滤波、重力补偿和传感器坐标系校准,以提高测量力信号的抗干扰性和准确性。模拟结果表明,该方案可以满足抛光机器人分别控制位置和力的要求。


多种类型的力值测量传感器应用于机器人系统

伴随着科技术的进步和制造业的不断发展,市场对抛光加工的需求越来越大。但目前我国抛光加工以人工为主,人工抛光效率低,费时费力,精度低,产品均匀性差,工人工作环境差,难以实现自动化生产,已成为抛光行业进一步发展的瓶颈。因此,自动抛光设备的研究引起了许多高校、科研机构和公司的广泛关注。

抛光机器人可以实现高效、高质量的自动抛光,为替代人工抛光提供了有效的解决方案。抛光机器人的核心是力控制技术,通过控制加工轨迹和抛光工具末端的力来保证抛光质量,即控制机器人的位置和力。目前,国内外已经开发了一种相对成熟的位置控制机器人,并对力控机器人进行了大量的研究。然而,大多数力控机器人基于位置伺服实现的,响应时间长,不能直接控制力,影响力控制的精度和效果。针对上述情况,笔者研究了基于速度伺服的力控抛光机器人,给出了抛光机器人系统的组成、滤波、重力补偿和传感器坐标系的校准,提高了测量信号的抗干扰性和准确性,最终模拟了上述算法。

它由打磨机器人系统组成。

研磨机器人系统由工业机器人本体、机器人控制柜、路径规划计算机、抛光工具、多维扭矩传感器和抛光工作台组成。多维扭矩传感器安装在机器人六轴末端的法兰上,用于测量x、y、z三个方向的扭矩和扭矩。抛光工具通过连接器安装在扭矩传感器的测量面上。路径规划计算机用于规划待加工工件上抛光工具的抛光路径,其输出与机器人控制柜相连。抛光机器人的加工工艺如下:一是路径规划计算机规划抛光工具在工件上的抛光路径,并将规划好的机器人位置信息传递给机器人位置控制器。机器人位置控制器驱动机器人到达相应的位置,开始抛光。扭矩传感器测量抛光工具和加工件之间的力,然后将测量信息传递给力控制器人和力控制器,调节抛光工具和加工件之间的力相对恒定,以保证抛光效果。

滤波器设计。

在实际测量中,传感器会受到各种因素的干扰,测量数据会波动,影响力控制的精度。因此,在获得力传感器测量的数据后,应进行滤波。由于噪声信号多分布在高频部分,信号集中在低频部分,所以选择巴特沃斯数字低通滤波器进行滤波。

机器人控制系统方案的一般思路分为两部分:

建立机器人工具末端测量力和关节空间。

将机器人工具末端测量的力转换成关节空间的速度信号,并将信号添加到伺服电机的速度环中。这种基于速度伺服的力控制策略比基于位置伺服的力控制策略更快,可以直接控制力。

采用力/位混合控制策略,通过S矩阵选择各方向是位置控制还是力控制,以满足抛光应用对力和位置控制的要求。

最后讲一下我们研究了基于速度伺服的力/位混合控制策略,给出了抛光机器人系统的组成,滤波、重力补偿和传感器校准采集的力信号,消除了外力测量信息的干扰。控制算法的模拟实验表明,该算法能够满足机器人抛光应用程序对位置和力值控制的要求。

深圳市力准传感技术有限公司专业研发生产力值测量传感器。主要产品有微型压式传感器、拉压式传感器、S型传感器、轴销传感器、测力传感器、多维力传感器、扭矩传感器、位移传感器、压力变送器、液压传感器、控制仪表、以及手持仪等力控产品达千余种,并已获得多项国家知识产权。

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