振動基柔順驅動打磨機器人的力/位混合控制研究

尤子成，王志剛，郭宇飛

(1.武漢科技大學，冶金裝備及其控制教育部重點實驗室，湖北武漢 430081;2.武漢科技大學，機器人與智能系統研究院，湖北武漢 430081)

0 前言

隨著對機器人技術研究的不斷加深，打磨機器人廣泛應用于磨削加工領域。機器人打磨相比于人工打磨具有連續工作時間長、效率高等優點。通過對打磨機器人進行力控制或者位置控制可提升打磨精度，保證打磨件質量。國內外學者對機器人打磨加工的研究主要集中在打磨機制和工藝、軌跡規劃、力控制算法及系統開發等幾個方面。

打磨機器人不僅要求其末端打磨機構能按照預定的軌跡行走，更要求其打磨機構對加工件保持恒力打磨。目前，主要的力控制方法分為力/位混合控制與阻抗控制。這兩種方法都是通過主動控制方式，使打磨機構與加工件接觸時存在柔順特性。阻抗控制是將機械臂系統建立為等效阻抗模型，當機械臂末端與環境產生接觸力時或實際運動軌跡發生偏差時，阻抗模型會產生反饋信號對位置或力進行調節。力/位混合控制是將機械臂末端在笛卡爾坐標系下進行正交分解，在2個子方向上分別進行力控制和位置控制。文獻[9]采用滑模控制對力進行控制，可在外界環境剛度突然發生變化的情況下保持恒力打磨。文獻[10]采用模糊PID控制算法提高了接觸力穩定性。

打磨機器人通常被安裝在固定基座上對打磨件進行打磨，但對于大型的加工件，如飛機葉片、航天器機身、薄壁工件等，打磨機器人在打磨拋光作業時需移動打磨。……