陈首彦 张铁

(华南理工大学 机械与汽车工程学院， 广东 广州510640)

一种自适应的机器人曲面切削力控制算法*

陈首彦 张铁†

(华南理工大学 机械与汽车工程学院， 广东 广州510640)

为提高机器人复杂曲面的切削加工质量，对机器人切削状态进行分析，提出了一种自适应的曲面切削力控制方法.首先探讨了机器人刚度和进给速度对切削质量的影响，建立了冲击和稳态切削状态的动力学模型；然后根据切削形变与进给速度的关系，建立了基于模糊PID的力控制模型；最后通过传感器的力反馈计算出切削形变，实时调整进给速度实现切削质量控制.将文中方法与曲面切削开环控制和PID控制方法进行对比，结果显示，与开环控制和PID控制对比，基于模糊PID的曲面切削力控制方法能有效减小切削过程中刚冲击力幅度和稳定切削的力波动，实现有效的曲面切削力控制.

曲面切削；切削质量；进给速度；机器人形变；模糊PID力控制模型

工业机器人在打磨、抛光、搬运等接触性加工场合得到了广泛的应用，如何在机器人末端与环境保持接触的前提下，实现机器人末端位置和接触力的控制，使机器人具有柔顺控制能力，成了机器人切削应用的关键[1].国内外许多学者已对机器人末端接触力的控制问题进行了相关研究，Domroes等[2]分析了机器人切削位置控制和力控制的区别，探讨了切削力与材料去除速率的关系；Jung[3]提出了一种基于位置反馈的内外环阻抗控制模型，提高了机器人系统的鲁棒性.然而工件形状的多变容易引起切削形变及振动，传统力控制策略无法驱使机器人快速进入稳定切削状态；……