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以汽车轮毂的打磨加工为分析对象,在工业机器人的基础上引入工业相机和力传感器,开展基于视觉的加工轨迹在线获取和接触力反馈控制策略,并搭建软硬件系统,完成试验验证。
(1)提出了一种基于视觉的打磨加工轨迹在线获取方法,解决传统示教法记录机器人轨迹点效率低的问题。首先,采用图像预处理算法消除原始轮毂图像中的干扰因素;然后提取汽车轮毂的关键特征,生成离散的路径点坐标;*后标定图像处理坐标系和机器人工件坐标系,提出自定义间接标定法,使机器人末端完整复现图像处理得到的轨迹点,与实际加工路径相吻合。
(2)首先分析打磨过程中的受力特性,研究机器人力位控制中的阻抗控制策略;然后构建基于位置的阻抗控制模型,通过打磨法向分力的实时反馈控制末端位置;*后结合自适应模糊控制理论,在阻抗控制模型中加入模糊控制器,提高阻抗控制系统在环境动力学参数未知情况下的响应精度。
(3)在视觉和力反馈的基础上规划与调整轨迹点,提出一种基于位姿分离和矩阵正交的机器人逆运动学求解算法。首先建立机器人运动学模型并分析机器人正逆运动学过程;然后改进逆运动学求解算法,分别根据位置子矩阵和旋转子矩阵求解各关节角,简化求解过程,减少运算时间;*后在视觉获取的轨迹点上完成直角坐标空间和关节空间的轨迹规划,基于力控策略调整初始轨迹,修正接触力异常点处的位姿。
(4)首先安装完成了系统的硬件设备:KR10 R1410六自由度机械臂及其控制配件、工业相机及镜头、力传感器及数据采集卡;其次开发调试了图像采集与处理、力信息采集处理和机器人控制等软件系统;*后设计了轮廓轨迹跟踪试验和自适应阻抗控制试验,验证了提出方法的有效性。
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