本發(fā)明涉及自由曲面自動磨拋加工領(lǐng)域，特別是一種自由曲面的工業(yè)機(jī)器人自動磨拋系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)：

目前對自由曲面磨拋加工時，由于曲面的任意性，很難通過手動示教完成機(jī)器人的編程工作，普遍的做法是通過機(jī)器人的離線編程：在自由曲面上規(guī)劃出磨拋路徑，精確定位出工件坐標(biāo)系原點在機(jī)器人坐標(biāo)系中的位姿，將磨拋路徑轉(zhuǎn)換到機(jī)器人坐標(biāo)系上，生成機(jī)器人的運動指令，導(dǎo)入機(jī)器人控制器實現(xiàn)機(jī)器人的磨拋作業(yè)。此種方式大大簡化手動示教的過程。但離線編程過程中，由于機(jī)器人坐標(biāo)系與工件坐標(biāo)系不重合，需對兩個坐標(biāo)系間的關(guān)系進(jìn)行測量，而實際運用過程中難免存在誤差，使得離線編程的軌跡與實際的工件曲面不符，造成接觸力不穩(wěn)定，需要對磨拋軌跡進(jìn)行修正。

公開號為CN103878666A的中國發(fā)明專利(一種自由曲面機(jī)器人打磨系統(tǒng))專利提出了一種用機(jī)器人進(jìn)行自由曲面的機(jī)器人打磨系統(tǒng)概念，通過離線編程生成機(jī)器人的磨拋軌跡，通過氣動柔性氣缸補(bǔ)償離線編程規(guī)劃的軌跡與工件實際位置的偏差。公開號為CN103056759A的中國發(fā)明專利(一種基于傳感器反饋的機(jī)器人磨削系統(tǒng))，通過雙目攝像頭檢測工件輪廓，進(jìn)行三維重構(gòu)，并把輪廓數(shù)據(jù)傳給控制系統(tǒng)進(jìn)行誤差校正，同時還有砂輪檢測單元檢測砂輪磨損，進(jìn)行誤差補(bǔ)償。申請?zhí)枮镃N201510919085.8的中國發(fā)明專利(基于力控制的龍門吊裝機(jī)器人打磨加工方法)專利根據(jù)離線路徑對工件進(jìn)行加工，同時由力傳感器對打磨路徑進(jìn)行修正，保證打磨力的穩(wěn)定。

但離線編程仍要經(jīng)過多個步驟才能實現(xiàn)，尤其是工件坐標(biāo)系相對機(jī)器人坐標(biāo)系的相對關(guān)系隨著使用時間的推移，需要定期校準(zhǔn)。在大批量生產(chǎn)中，離線編程方法所需時間占總生產(chǎn)時間的比例很小，離線編程方法適用于大批量相同的零件磨拋，但對于小批量或單件的自由曲面磨拋，離線編程的弊端顯現(xiàn)，難以實現(xiàn)機(jī)器人自動磨拋。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的是提出一種自由曲面的工業(yè)機(jī)器人自動磨拋系統(tǒng)及方法，既能夠直接對自由曲面直接磨拋，不需要事先進(jìn)行離線編程，還能夠?qū)崿F(xiàn)曲面磨拋時接觸壓力恒定且可調(diào)，控制簡單，易于操作。

本發(fā)明采用以下方案實現(xiàn)：一種自由曲面的工業(yè)機(jī)器人自動磨拋系統(tǒng)，具體包括上位機(jī)、工業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人控制器、力傳感器、信號采集器、磨拋裝置和工作臺；所述上位機(jī)與所述信號采集器、所述機(jī)器人控制器相連，所述機(jī)器人控制器與所述工業(yè)機(jī)器人、所述磨拋裝置相連，所述信號采集器與所述力傳感器相連；所述工業(yè)機(jī)器人與所述磨拋裝置相連，所述力傳感器設(shè)置在所述磨拋裝置與工業(yè)機(jī)器人的連接處，所述工作臺用于固定工件。

進(jìn)一步地，所述力傳感器具有相對且平行的安裝平面和工具平面，所述安裝平面通過連接件固定在所述工業(yè)機(jī)器人的末端法蘭上，工業(yè)機(jī)器人末端坐標(biāo)系的Z軸與力傳感器坐標(biāo)系的Z軸共線且同向，工業(yè)機(jī)器人末端坐標(biāo)系的X軸與力傳感器坐標(biāo)系的X軸平行且同向；所述工具平面通過安裝連接件與所述磨拋裝置固定。

進(jìn)一步地，所述上位機(jī)包括機(jī)器人控制器通信模塊、信號采集器通信模塊、位姿坐標(biāo)解算模塊、重力補(bǔ)償模塊、摩擦力補(bǔ)償模塊、磨拋軌跡控制模塊、磨拋邊界識別模塊和用戶界面；

所述位姿坐標(biāo)解算模塊通過獲取工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前的關(guān)節(jié)信息，正向求解工業(yè)機(jī)器人運動學(xué)獲得工業(yè)機(jī)器人位姿信息；通過工業(yè)機(jī)器人的位姿信息逆向求解出工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)信息；

所述重力補(bǔ)償模塊通過獲取工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前的姿態(tài)信息，計算出磨拋裝置的重力在傳感器坐標(biāo)系下的分量，補(bǔ)償磨拋裝置重力的影響；

所述摩擦力補(bǔ)償模塊通過摩擦介質(zhì)與工件的摩擦系數(shù)，修正接觸力的摩擦力分力，獲得磨拋介質(zhì)與工件接觸力的可靠估計，并與當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人位姿比較，獲得工業(yè)機(jī)器人的位姿修正量，通過磨拋軌跡控制模塊生成機(jī)器人軌跡進(jìn)給的位姿偏移量；將位姿修正量和位姿偏移量合并計算，并轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的運動指令，發(fā)送至機(jī)器人控制器控制工業(yè)機(jī)器人向目標(biāo)位姿運動，實現(xiàn)機(jī)器人磨拋時的位姿自動矯正和軌跡的自動磨拋；

所述磨拋邊界控制模塊用于限定機(jī)器人磨拋區(qū)域并判斷磨拋結(jié)束的條件。

進(jìn)一步地，所述力傳感器包括六維力傳感器和三維力傳感器，用于檢測空間三維力的大小及方向。

進(jìn)一步地，所述信號采集器包括信號濾波放大器和數(shù)據(jù)采集卡。

本發(fā)明還提供了一種基于上文所述的自由曲面的工業(yè)機(jī)器人自動磨拋系統(tǒng)的方法，具體包括以下步驟：

步驟S1：開機(jī)通電，上位機(jī)與機(jī)器人控制器通信模塊、信號采集器通信模塊、位姿坐標(biāo)解算模塊、重力補(bǔ)償模塊、摩擦力補(bǔ)償模塊和用戶界面的初始化；

步驟S2：設(shè)置磨拋工藝參數(shù)；

步驟S3：將工件用夾具固定在工作臺上；

步驟S4：設(shè)定工業(yè)機(jī)器人的磨拋運動區(qū)域；

步驟S5：設(shè)定磨拋參數(shù)，包括磨拋接觸力閾值大小、磨拋介質(zhì)與工件的摩擦系數(shù)、磨拋進(jìn)給速率，磨拋軌跡間距和磨拋軌跡方式；所述磨拋軌跡方式包括等間距掃描軌跡和等間距螺旋軌跡；

步驟S6：磨拋磨削力作用在磨拋介質(zhì)上，力傳感器檢測到外力，所述外力包括磨拋裝置的重力和磨拋時的磨拋介質(zhì)與工件間的摩擦力，力傳感器檢測到的力信號傳輸至力傳感器控制器；

步驟S7：力傳感器控制器將力信號放大和濾波，信號采集器中的數(shù)據(jù)采集卡采集力控制器處理后的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)；

步驟S8：上位機(jī)讀取并保存工業(yè)機(jī)器人當(dāng)前時刻的關(guān)節(jié)信息，通過位姿坐標(biāo)解算模塊計算當(dāng)前磨拋裝置的位姿；

步驟S9：由當(dāng)前磨拋裝置的姿態(tài)，通過重力補(bǔ)償模塊計算當(dāng)前磨拋裝置在工具坐標(biāo)系下產(chǎn)生的分力；

步驟S10：將步驟S7處理后的數(shù)據(jù)通過摩擦力補(bǔ)償模塊處理獲得磨拋介質(zhì)與工件接觸力；

步驟S11：計算在機(jī)器人坐標(biāo)系下，磨拋介質(zhì)轉(zhuǎn)動軸與接觸力法向的關(guān)系，計算機(jī)器人位姿的調(diào)節(jié)量；

步驟S12：計算機(jī)器人軌跡進(jìn)給量，附加到機(jī)器人姿態(tài)調(diào)節(jié)量；

步驟S13：將機(jī)器人位姿的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換成機(jī)器人運動指令，發(fā)送至機(jī)器人控制器，控制工業(yè)機(jī)器人向目標(biāo)位姿運動；

步驟S14：上位機(jī)記錄所有已經(jīng)運動過的軌跡，根據(jù)邊界信息判斷曲面磨拋情況，磨拋完成后控制機(jī)器人安全運動至初始位置。

進(jìn)一步地，所述步驟S10具體為：工業(yè)機(jī)器人在任一姿態(tài)下，上位機(jī)得到力傳感器檢測到的外力讀數(shù)F，減去該姿態(tài)下由磨拋裝置重力G引起的外力偏差值^SF_G獲得^SF_removeG，并通過摩擦力補(bǔ)償矩陣M解算出接觸力的可靠估計^SF_contact：

^SF_removeG＝F-^SF_G (1)

^SF_contact＝M·^SF_removeG (2)

較佳的，所述磨拋裝置包括電機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動主軸、軸承、彈性介質(zhì)、支撐座、夾持器和磨拋介質(zhì)。電機(jī)通過傳動機(jī)構(gòu)，將轉(zhuǎn)動扭矩傳遞到轉(zhuǎn)動主軸上，轉(zhuǎn)動主軸帶動磨拋介質(zhì)轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動主軸上有部分花鍵軸，花鍵的一端固定彈性介質(zhì)，允許轉(zhuǎn)動主軸沿軸向有限移動。磨拋裝置的電機(jī)連接至機(jī)器人控制器上，利用機(jī)器人控制器多余的控制端口控制電動主軸的轉(zhuǎn)速和啟停。

進(jìn)一步地，磨拋邊界的獲得方法包括：通過外置視覺傳感器檢測工件邊界獲得、通過人工輸入工件邊界、系統(tǒng)設(shè)定的默認(rèn)邊界和磨拋過程系統(tǒng)自動識別邊界；

進(jìn)一步地，外置視覺傳感器檢測工件邊界獲得方法為：在工件上方固定一視覺傳感器，視覺傳感器連接至上位機(jī)，上位機(jī)在磨拋前獲得具有工件的工作臺圖像，通過邊界拾取方法，處理得出工件邊界數(shù)據(jù)，將工件邊界數(shù)據(jù)作為機(jī)器人磨拋范圍數(shù)據(jù)；

進(jìn)一步地，系統(tǒng)設(shè)定的默認(rèn)邊界為：上位機(jī)預(yù)先設(shè)定默認(rèn)的磨拋邊界，默認(rèn)磨拋邊界即工作臺夾持零件的最大范圍；

進(jìn)一步地，磨拋過程系統(tǒng)自動識別邊界為：記錄已經(jīng)磨拋過的路徑，進(jìn)行局部曲面擬合，判斷當(dāng)前磨拋介質(zhì)所在位置的曲率，當(dāng)曲率大于臨界閾值即認(rèn)為磨拋到工件邊界；

特別的，所述磨拋軌跡控制模塊生成磨拋軌跡的方法：C_frontier為磨拋邊界，C₀為已經(jīng)磨拋過的軌跡，C₁為當(dāng)前磨拋過程產(chǎn)生的軌跡，P為當(dāng)前磨拋的位姿，l為設(shè)定的偏置距離，n為當(dāng)前檢測到曲面的法向量，f為與上一條曲線軌跡C₀的偏置向量，由于n、f和t相互正交，可以求出進(jìn)給方向t＝f×n，計算出進(jìn)給方向，控制機(jī)器人沿進(jìn)給方向進(jìn)行自動進(jìn)給，當(dāng)達(dá)到邊界C_frontier后，偏置l進(jìn)行下一條磨拋軌跡生成，直到磨拋區(qū)域內(nèi)所有曲面都磨拋結(jié)束。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果：本發(fā)明既能夠直接對自由曲面直接磨拋，不需要事先進(jìn)行離線編程，又能夠?qū)崿F(xiàn)曲面磨拋時接觸壓力恒定且可調(diào)，控制簡單，易于操作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例中的磨拋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例中的機(jī)器人、力傳感器和磨拋裝置連接示意圖。

圖3為本發(fā)明實施例中的磨拋裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明實施例中的工作臺示意圖。

圖5為本發(fā)明實施例中的上位機(jī)控制流程圖。

圖6為本發(fā)明實施例中的軌跡自動生成示意圖。

圖7為本發(fā)明實施例中的磨拋流程圖。

[主要組件符號說明]

圖中：1為上位機(jī)，2為機(jī)器人控制器，3為工業(yè)機(jī)器人，4為力傳感器，5為磨拋裝置，6為工件，7為信號采集器，8為工作臺；2-1為機(jī)器人末端腕部，2-2為連接件；3-1為直流無刷電機(jī)，3-2為彈簧引導(dǎo)軸，3-3為推力球軸承，3-4為彈簧，3-5為限位軸，3-6為花鍵主軸，3-7為深溝球軸承，3-8為花鍵套筒，3-9為夾持器，3-10為磨拋介質(zhì)，3-11為同步帶輪，3-12為同步帶，3-13為磨拋裝置的基座；4-2為工件治具，4-3為工件治具連接件，4-4為工作臺基座，4-5為減速器，4-6為步進(jìn)電機(jī)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。

如圖1至如7所示，本實施例提供了一種自由曲面的工業(yè)機(jī)器人自動磨拋系統(tǒng)及方法，主要包括上位機(jī)1、機(jī)器人控制器2、工業(yè)機(jī)器人3、力傳感器4、信號采集器7、磨拋裝置5、工件6和工作臺8，其中：

所述工業(yè)機(jī)器人3為通用六自由度工業(yè)機(jī)器人。

所述工業(yè)機(jī)器人3與機(jī)器人控制器2相連；

所述機(jī)器人控制器2與上位機(jī)1相連；

所述力傳感器4與信號采集器7相連；

所述信號采集器7與上位機(jī)1相連；

所述磨拋裝置5驅(qū)動方式為電動驅(qū)動；

所述磨拋裝置5與機(jī)器人控制器2相連。

所述機(jī)器人控制器2為工業(yè)機(jī)器人3配套的機(jī)器人控制器，用于驅(qū)動工業(yè)機(jī)器人3運動，并存儲工業(yè)機(jī)器人3當(dāng)前的位姿信息、速度信息、關(guān)節(jié)角度信息和關(guān)節(jié)角速度信息；機(jī)器人控制器2同時還有多余的模擬信號輸入輸出接口、數(shù)字信號輸入輸出接口和驅(qū)動開關(guān)接口，便于機(jī)器人控制器2控制工業(yè)機(jī)器人3運用時的輔助元器件；

所述的力傳感器4為六維力傳感器，能夠?qū)崟r檢測傳感器工具平面所受的力信息；

所述的信號采集器7包括力傳感器控制器和數(shù)據(jù)采集卡，力傳感器控制器與力傳感器4相配套，可以對力傳感器檢測的力信號進(jìn)行濾波、放大，數(shù)據(jù)采集卡采集力傳感器控制器處理后的信號，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，將力信息數(shù)據(jù)發(fā)送至上位機(jī)；

所述磨拋裝置5對工件6進(jìn)行磨拋加工，在本發(fā)明一實施例中，如圖3所示，所述磨拋裝置內(nèi)部零件包括直流無刷電機(jī)3-1、同步帶輪3-11、同步帶3-12、花鍵主軸3-6、花鍵套筒3-8、深溝球軸承3-7、彈簧3-4、彈簧引導(dǎo)軸3-2、推力球軸承3-3、夾持器3-9和磨拋介質(zhì)3-10，如圖3所示。

一個同步帶輪固定在電機(jī)3-1的輸出軸，另一個固定在花鍵套筒3-8上，花鍵套筒3-8兩端有深溝球軸承3-7用于支撐花鍵套筒3-8旋轉(zhuǎn)；磨拋裝置的旋轉(zhuǎn)主軸為花鍵主軸3-6，花鍵主軸與花鍵套筒3-8先配合，花鍵主軸可以隨花鍵套筒轉(zhuǎn)動而同步轉(zhuǎn)動，且可以在軸向移動；花鍵主軸的輸出端固定一夾持器3-9，夾持器3-9夾持磨拋介質(zhì)3-10對工件進(jìn)行磨拋；花鍵主軸的另一端有限位軸3-5，限位軸3-5限定花鍵的移動范圍；限位軸3-5和推力軸承3-3之間有彈簧3-4，彈簧3-4限定花鍵主軸移動時的軸向力；電機(jī)3-1、深溝球軸承3-7的外圈和推力球軸承3-3的外圈均固定在磨拋裝置的基座3-13上，磨拋裝置的基座3-13固定在力傳感器4的工具平面上；

所述磨拋裝置5的直流無刷電機(jī)3-1通過同步帶傳動，帶動花鍵套筒3-8旋轉(zhuǎn)，花鍵套筒將轉(zhuǎn)動扭矩傳遞至花鍵主軸3-6，花鍵主軸3-6將轉(zhuǎn)動扭矩傳遞至夾持器3-9，從而帶動磨拋介質(zhì)3-10轉(zhuǎn)動，對工件進(jìn)行磨拋；

如圖2所示，所述力傳感器4具有相對且平行的安裝平面和工具平面，安裝平面通過連接件2-2連接至機(jī)器人末端腕部2-1上，力傳感器4坐標(biāo)系的Z軸與腕部2-1坐標(biāo)系的Z軸重合且同向；所述的磨拋裝置5固定在力傳感器的工具平面上，磨拋裝置的旋轉(zhuǎn)主軸與力傳感器4坐標(biāo)系的X軸平行且同向；

所述工作臺8用于固定待加工零件6，在本發(fā)明的一實施例中，所述的工作臺為固定工作臺，工作臺8通過工件夾具將待加工零件6固定在工作臺上。在本發(fā)明的另一實施例中，所述工作臺為旋轉(zhuǎn)工作臺，如圖4所示，旋轉(zhuǎn)工作臺包括：工件治具4-2、工件治具連接件4-3、減速器4-5、步進(jìn)電機(jī)4-6和工作臺基座4-4。工件6固定在工件治具4-2上，工件治具隨被加工零件的不同而進(jìn)行調(diào)整；工件治具4-2固定在工件治具連接件4-3上；減速器4-5固定在工作臺4-4的基座上，減速器4-5的輸入端連接步進(jìn)電機(jī)4-6，工件治具連接件4-3固定在減速器4-5的輸出端上，減速器4-5可以承受加工時的彎矩；當(dāng)待加工零件6尺寸較大，超出工業(yè)機(jī)器人3能夠全自由度磨拋區(qū)域時，通過旋轉(zhuǎn)零件，使超出部分轉(zhuǎn)動工業(yè)機(jī)器人3能夠全自由度磨拋的區(qū)域，增大系統(tǒng)磨拋工件的尺寸。

所述上位機(jī)包括機(jī)器人控制器通信模塊、信號采集器通信模塊、位姿坐標(biāo)解算模塊、重力補(bǔ)償模塊、摩擦力補(bǔ)償模塊、磨拋軌跡控制模塊、磨拋邊界識別模塊和用戶界面，如圖5所示；

所述上位機(jī)通過信號采集器通信模塊采集信號采集器所采集的力信號；

所述機(jī)器人控制器通信模塊與機(jī)器人控制器相連，獲取機(jī)器人的關(guān)節(jié)信息同時反向控制機(jī)器人關(guān)節(jié)數(shù)值；

所述位姿坐標(biāo)解算模塊通過獲取機(jī)器人當(dāng)前的關(guān)節(jié)信息，正向求解機(jī)器人運動學(xué)獲得機(jī)器人位姿信息；通過機(jī)器人的位姿信息逆向求解出機(jī)器人的關(guān)節(jié)信息；

所述重力補(bǔ)償模塊通過獲取機(jī)器人當(dāng)前的姿態(tài)信息，計算出磨拋裝置的重力在傳感器坐標(biāo)系下的分量，補(bǔ)償磨拋裝置的重力影響；

所述摩擦力補(bǔ)償模塊通過摩擦介質(zhì)與工件的摩擦系數(shù)，修正接觸力的摩擦力分力，獲得磨拋介質(zhì)與工件接觸力的可靠估計，并與當(dāng)前機(jī)器人位姿比較，獲得機(jī)器人的位姿修正量，通過磨拋軌跡控制模塊生成機(jī)器人軌跡進(jìn)給的位姿偏移量；將位姿修正量和位姿偏移量合并計算，并轉(zhuǎn)化為機(jī)器人的運動指令，發(fā)送至機(jī)器人控制器控制工業(yè)機(jī)器人向目標(biāo)位姿運動，實現(xiàn)機(jī)器人磨拋時的位姿自動矯正和基于磨拋軌跡控制模塊生成的磨拋軌跡的自動磨拋；

較佳的，在本實施中，所述磨拋介質(zhì)為拋光盤、水磨盤、千葉輪、樹脂砂輪或砂盤。

具體解算方法為：機(jī)器人在任一姿態(tài)下，上位機(jī)得到力傳感器檢測到的外力讀數(shù)F，減去該姿態(tài)下由磨拋裝置重力G引起的外力偏差值^SF_G獲得^SF_removeG，并通過摩擦力補(bǔ)償矩陣M解算出接觸力的可靠估計^SF_contact：

^SF_removeG＝F-^SF_G (1)

^SF_contact＝M·^SF_removeG (2)

磨拋裝置的重力G在機(jī)器人坐標(biāo)系下是個常量^RF_G：

磨拋裝置的重力G在兩個坐標(biāo)系下的轉(zhuǎn)換關(guān)系為：

所述的磨拋裝置的轉(zhuǎn)動主軸與傳感器坐標(biāo)系{Sensor}的X軸平行且同向，摩擦力摩擦力補(bǔ)償矩陣M為：

其中θ＝atan(f),sθ＝sin(θ),cθ＝cos(θ)，f為摩擦系數(shù)，即接觸力的估計為：

^SF_contact＝M·^SF_removeG (6)

上標(biāo)S表示該值是在傳感器坐標(biāo)系{Sensor}的表達(dá)，上標(biāo)R表示該值是在機(jī)器人坐標(biāo){Robot}的表達(dá)，表示傳感器坐標(biāo)系{Sensor}在機(jī)器人坐標(biāo)系{Robot}下的姿態(tài)矩陣并求逆，由于是酉矩陣，有

所述磨拋邊界控制模塊用于限定機(jī)器人磨拋區(qū)域并判斷磨拋結(jié)束的條件。

所述磨拋邊界的獲得方法包括：通過外置視覺傳感器檢測工件邊界獲得、通過人工輸入工件邊界、系統(tǒng)設(shè)定的默認(rèn)邊界和磨拋過程系統(tǒng)自動識別邊界；

所述外置視覺傳感器檢測工件邊界獲得方法為：在工件上方固定一視覺傳感器，視覺傳感器連接至上位機(jī)，上位機(jī)在磨拋前獲得具有工件的工作臺圖像，通過邊界拾取方法，處理得出工件邊界數(shù)據(jù)，將工件邊界數(shù)據(jù)作為機(jī)器人磨拋范圍數(shù)據(jù)；

所述系統(tǒng)設(shè)定的默認(rèn)邊界為：上位機(jī)預(yù)先設(shè)定默認(rèn)的磨拋邊界，默認(rèn)磨拋邊界即工作臺夾持零件的最大范圍；

所述磨拋過程系統(tǒng)自動識別邊界為：記錄已經(jīng)磨拋過的路徑，進(jìn)行局部曲面擬合，判斷當(dāng)前磨拋介質(zhì)所在位置的曲率，當(dāng)曲率大于臨界閾值即認(rèn)為磨拋到工件邊界；

所述磨拋軌跡控制模塊生成磨拋軌跡的方法如圖6所示：C_frontier為磨拋邊界，C₀為已經(jīng)磨拋過的軌跡，C₁為當(dāng)前磨拋過程產(chǎn)生的軌跡，P為當(dāng)前磨拋的位姿，l為設(shè)定的偏置距離，n為當(dāng)前檢測到曲面的法向量，f為與上一條曲線軌跡C₀的偏置向量，由于n、f和t相互正交，可以求出進(jìn)給方向t＝f×n，計算出進(jìn)給方向，控制機(jī)器人沿進(jìn)給方向進(jìn)行自動進(jìn)給，當(dāng)達(dá)到邊界C_frontier后，偏置l進(jìn)行下一條磨拋軌跡生成，直到磨拋區(qū)域內(nèi)所有曲面都磨拋結(jié)束。

如圖7所示，自動磨拋控制方法，包括以下步驟：

S1：開機(jī)通電，上位機(jī)與機(jī)器人控制器通信模塊、信號采集器通信模塊、位姿坐標(biāo)解算模塊、末端重力補(bǔ)償模塊、摩擦力補(bǔ)償模塊和用戶界面的初始化；

S2：設(shè)置磨拋工藝參數(shù)；

S3：將工件用夾具固定在工作臺上；

S4：設(shè)定機(jī)器人的磨拋運動區(qū)域；

S5：設(shè)定磨拋參數(shù)，包括磨拋接觸力閾值大小、磨拋介質(zhì)與工件的摩擦系數(shù)、磨拋進(jìn)給速率，磨拋軌跡間距和磨拋軌跡方式。磨拋軌跡方式包括等間距掃描軌跡和等間距螺旋軌跡；

S6：磨拋磨削力作用在磨拋介質(zhì)上，力傳感器檢測到外力，外力包括磨拋裝置的重力和磨拋時的磨拋介質(zhì)與工件間的摩擦力，力傳感器檢測到的力信號傳輸至力傳感器控制器；

S7：力傳感器控制器將力信號放大和濾波，數(shù)據(jù)采集卡采集力控制器處理后的數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)；

S8：上位機(jī)讀取并保存的機(jī)器人當(dāng)前時刻的關(guān)節(jié)信息，通過

位姿坐標(biāo)解算模塊計算當(dāng)前磨拋裝置的位姿；

S9：由當(dāng)前磨拋裝置的姿態(tài)，通過末端重力補(bǔ)償模塊計算當(dāng)前磨拋裝置在工具坐標(biāo)系下產(chǎn)生的分力；

S10：將步驟S7處理后的數(shù)據(jù)通過摩擦力補(bǔ)償模塊處理獲得磨拋介質(zhì)與工件接觸力；

S11：計算在機(jī)器人坐標(biāo)系下，磨拋介質(zhì)轉(zhuǎn)動軸與接觸力法向的關(guān)系，計算機(jī)器人位姿的調(diào)節(jié)量；

S12：計算機(jī)器人軌跡進(jìn)給量，附加到機(jī)器人姿態(tài)調(diào)節(jié)量；

S13：將機(jī)器人位姿的調(diào)節(jié)量轉(zhuǎn)換成機(jī)器人運動指令，發(fā)送至機(jī)器人控制器，控制機(jī)器人向目標(biāo)位姿運動；

S14：上位機(jī)記錄所有已經(jīng)運動過的軌跡，根據(jù)邊界信息判斷曲面磨拋情況，磨拋完成后控制機(jī)器人安全運動至初始位置。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。