摘要
随着经济、科技的高速发展，能源需求量逐年增长，作为清洁能源之一的风力发电技术越来越受到重视。一般来说，大型风电叶片固化脱膜后需要对飞边进行切割打磨，但传统飞边打磨依赖人工，存在效率较低、质量不稳定等不足，且产生的粉尘严重危害人体健康。因此，有必要研发一种风电叶片打磨机器人，以完善风电叶片智能化生产工艺，提升工作效率和加工质量。此外风电叶片打磨机器人需要具备恒力控制系统，来保证打磨质量稳定。 本文对风电叶片打磨机器人设计与恒力控制技术进行了研究，主要内容如下： （1）针对大型风电叶片飞边自动化打磨的需求，设计一种大型风电叶片打磨机器人。本文主要完成总体方案设计、控制开发平台搭建，工作流程设计。所设计打磨机器人具有自动化打磨系统，运动机构采用剪叉式液压升降平台和自主研发的五自由度打磨工作台，具有良好的结构刚度、运动规划简单，满足大多数大型风电叶片飞边打磨需求。 （2）针对打磨机器人恒力控制，研究在机器人末端与环境已接触且环境位置不变的前提下，带有机器人延迟的阻抗参数调整策略。在无延迟理想条件下，从固有频率和阻尼比的角度分析阻抗参数调整方法；通过根轨迹分析以及会合点计算选取阻抗参数，使带有机器人位移指令执行延迟的阻抗控制系统具有无超调阶跃响应；总结带有机器人延迟的阻抗参数调整策略。 （3）针对打磨机器人恒力控制，研究接触过渡和力跟踪方法。提出一种面向未知环境的阻抗控制定速接触过渡方法，利用在接触过渡中由于机器人延迟产生的冲击力来反推接触速度，从而降低接触冲击力；分析传统阻抗控制和前人提出的自适应阻抗控制存在的问题，提出专家自适应阻抗控制力跟踪方法，来减小接触时力超调并消除斜面力跟踪稳态误差。 （4）在大型风电叶片打磨机器人平台上进行恒力控制算法验证。实验结果表明，本文提出的接触过渡方法能使该打磨机器人在环境位置未知的情况下快速完成接触过渡；本文提出的力跟踪方法能使该打磨机器人在力跟踪应用中具有良好的力跟踪精度。
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