工业机器人铣削系统精确控制技术研究

作     者：蒲玉潇 

作者单位：南京航空航天大学 

学位级别：硕士

导师姓名：田威

授予年度：2021年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：工业机器人 840Dsl数控系统 前馈控制 关节半闭环反馈 精度补偿 

摘      要：随着智能制造在高端制造领域的不断深化,工业机器人凭借其高柔性的突出优势,在制造领域广受青睐。但由于其精度较差,在高精度作业领域的应用受限,为拓展机器人技术的应用范围,研制了一套机器人柔性精密加工制造系统,实现了机器人铣削加工制造的功能。本文针对该套系统功能的实现及机器人精度的提升进行了深入研究,主要完成的工作如下:(1)设计了基于840Dsl数控系统的机器人柔性精密铣削加工系统。研究了系统的组成以及工作流程,提出该套系统中所需解决的关键技术,完成了对机器人柔性精密铣削加工系统的总体方案设计。(2)研究了基于840Dsl数控系统的机器人配置方式,建立了基于NX的机器人离线编程,进行了机器人加工仿真建模、加工姿态控制、专用后处理器配置等研究,保障了该机器人柔性精密铣削加工系统的加工编程。(3)提出了离线补偿与在线补偿相结合的精度补偿策略,采用基于关节空间的误差相似性的前馈控制和基于关节半闭环反馈的控制方式,搭建反馈控制模型。对关节转角检测装置即第二编码器进行了精确标定,以提升机器人的重复定位精度。(4)搭建了机器人柔性精密铣削加工试验平台,对系统的精度进行测量,试验结果表明,机器人重复定位精度提升至0.043 mm,绝对定位误差提高到0.15 mm,在机器人以300 mm/min的速度运行时轨迹精度提高到0.18 mm。对系统的实用性进行铣削加工试验验证,试验结果表明加工轨迹精度在0.18 mm以内,加工表面的平面度在0.06 mm以内,加工特征满足相应技术指标。