多種類型的力值測(cè)量傳感器?應(yīng)用于機(jī)器人系統(tǒng)

在工業(yè)控制系統(tǒng)中，我們通過(guò)分析基于位置伺服力/位混合控制策略的基礎(chǔ)上，研究了基于速度伺服的力/位混合控制策略，對(duì)測(cè)量力信號(hào)進(jìn)行了濾波、重力補(bǔ)償和傳感器坐標(biāo)系校準(zhǔn)，以提高測(cè)量力信號(hào)的抗干擾性和準(zhǔn)確性。模擬結(jié)果表明，該方案可以滿足拋光機(jī)器人分別控制位置和力的要求。

伴隨著科技術(shù)的進(jìn)步和制造業(yè)的不斷發(fā)展，市場(chǎng)對(duì)拋光加工的需求越來(lái)越大。但目前我國(guó)拋光加工以人工為主，人工拋光效率低，費(fèi)時(shí)費(fèi)力，精度低，產(chǎn)品均勻性差，工人工作環(huán)境差，難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，已成為拋光行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的瓶頸。因此，自動(dòng)拋光設(shè)備的研究引起了許多高校、科研機(jī)構(gòu)和公司的廣泛關(guān)注。

拋光機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)高效、高質(zhì)量的自動(dòng)拋光，為替代人工拋光提供了有效的解決方案。拋光機(jī)器人的核心是力控制技術(shù)，通過(guò)控制加工軌跡和拋光工具末端的力來(lái)保證拋光質(zhì)量，即控制機(jī)器人的位置和力。目前，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開發(fā)了一種相對(duì)成熟的位置控制機(jī)器人，并對(duì)力控機(jī)器人進(jìn)行了大量的研究。然而，大多數(shù)力控機(jī)器人基于位置伺服實(shí)現(xiàn)的，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，不能直接控制力，影響力控制的精度和效果。針對(duì)上述情況，筆者研究了基于速度伺服的力控拋光機(jī)器人，給出了拋光機(jī)器人系統(tǒng)的組成、濾波、重力補(bǔ)償和傳感器坐標(biāo)系的校準(zhǔn)，提高了測(cè)量信號(hào)的抗干擾性和準(zhǔn)確性，最終模擬了上述算法。

它由打磨機(jī)器人系統(tǒng)組成。

研磨機(jī)器人系統(tǒng)由工業(yè)機(jī)器人本體、機(jī)器人控制柜、路徑規(guī)劃計(jì)算機(jī)、拋光工具、多維扭矩傳感器和拋光工作臺(tái)組成。多維扭矩傳感器安裝在機(jī)器人六軸末端的法蘭上，用于測(cè)量x、y、z三個(gè)方向的扭矩和扭矩。拋光工具通過(guò)連接器安裝在扭矩傳感器的測(cè)量面上。路徑規(guī)劃計(jì)算機(jī)用于規(guī)劃待加工工件上拋光工具的拋光路徑，其輸出與機(jī)器人控制柜相連。拋光機(jī)器人的加工工藝如下:一是路徑規(guī)劃計(jì)算機(jī)規(guī)劃拋光工具在工件上的拋光路徑，并將規(guī)劃好的機(jī)器人位置信息傳遞給機(jī)器人位置控制器。機(jī)器人位置控制器驅(qū)動(dòng)機(jī)器人到達(dá)相應(yīng)的位置，開始拋光。扭矩傳感器測(cè)量拋光工具和加工件之間的力，然后將測(cè)量信息傳遞給力控制器人和力控制器，調(diào)節(jié)拋光工具和加工件之間的力相對(duì)恒定，以保證拋光效果。

濾波器設(shè)計(jì)。

在實(shí)際測(cè)量中，傳感器會(huì)受到各種因素的干擾，測(cè)量數(shù)據(jù)會(huì)波動(dòng)，影響力控制的精度。因此，在獲得力傳感器測(cè)量的數(shù)據(jù)后，應(yīng)進(jìn)行濾波。由于噪聲信號(hào)多分布在高頻部分，信號(hào)集中在低頻部分，所以選擇巴特沃斯數(shù)字低通濾波器進(jìn)行濾波。

機(jī)器人控制系統(tǒng)方案的一般思路分為兩部分:

建立機(jī)器人工具末端測(cè)量力和關(guān)節(jié)空間。

將機(jī)器人工具末端測(cè)量的力轉(zhuǎn)換成關(guān)節(jié)空間的速度信號(hào)，并將信號(hào)添加到伺服電機(jī)的速度環(huán)中。這種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，通過(guò)S矩陣選擇各方向是位置控制還是力控制，以滿足拋光應(yīng)用對(duì)力和位置控制的要求。

最后講一下我們研究了基于速度伺服的力/位混合控制策略，給出了拋光機(jī)器人系統(tǒng)的組成，濾波、重力補(bǔ)償和傳感器校準(zhǔn)采集的力信號(hào)，消除了外力測(cè)量信息的干擾。控制算法的模擬實(shí)驗(yàn)表明，該算法能夠滿足機(jī)器人拋光應(yīng)用程序?qū)ξ恢煤土χ悼刂频囊蟆?/p>

深圳市力準(zhǔn)傳感技術(shù)有限公司專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)力值測(cè)量傳感器。主要產(chǎn)品有微型壓式傳感器、拉壓式傳感器、S型傳感器、軸銷傳感器、測(cè)力傳感器、多維力傳感器、扭矩傳感器、位移傳感器、壓力變送器、液壓傳感器、控制儀表、以及手持儀等力控產(chǎn)品達(dá)千余種，并已獲得多項(xiàng)國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

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