摘要
目前实体制造业仍然大量采用人工进行传统磨抛加工，这种生产加工方式的工作效率低下，零件磨抛质量一致性差，并且恶劣的工作条件会对相关工作人员的身心造成严重影响。为了避免人工磨抛加工造成的问题，现在制造业企业普遍开始采取机器人代替工人进行磨抛工作，特别是面向结构件焊缝的工业机器人磨抛成为一个快速发展的趋势。机器人末端磨抛力是影响零部件磨抛质量的主要因素，磨抛力的波动过大会对机器人磨抛质量产生不良影响，因此机器人恒力控制技术成为了研究的热点。本论文重点解决钢板焊缝磨抛加工中，如何实现机器人恒力控制的问题。本文采用设计的考虑摩擦的鲁棒自适应控制策略，通过采集机器人末端力信号数据，利用算法将力信号转换为机器人的修正位置，最后调整机器人位姿实现六关节磨抛机器人恒力打磨钢板焊缝。本论文的主要工作内容和实验结果总结为下文: 首先，通过D-H参数法建立六关节磨抛机器人运动学模型，利用拉格朗日法建立六关节磨抛机器人动力学模型，采用Simulink/SimMechanics进行仿真实验，为后面章节建立六关节磨抛机器人控制模型奠定基础;针对机器人力传感器建立重力补偿模型，为后续调整机器人磨抛实验力传感器采集的力信号数据打下铺垫。 其次，研究六关节磨抛机器人恒力打磨控制策略，在六关节机器人动力学模型的基础上，建立机器人鲁棒控制模型;针对鲁棒控制系统的部分不确定参数上界未知，综合机器人摩擦因素影响，设计考虑摩擦的鲁棒自适应控制策略;对三种机器人控制模型进行仿真并对比分析，证明了考虑摩擦的鲁棒自适应控制策略较其他控制策略在响应速度和稳态精度等方面更有优势。 然后，搭建了六关节磨抛机器人恒力打磨实验平台，硬件系统方面对各部分硬件进行选型与搭配，软件系统方面对上位机程序、下位机程序和通讯模块程序等。最后，进行六关节磨抛机器人恒力打磨钢板焊缝实验，实验结果验证了所设计的考虑摩擦的鲁棒自适应控制策略的有效性和优越性，能够实现机器人恒力控制。
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