姜传星,江 福,杨志军

(广东工业大学,省部共建精密电子制造技术与装备国家重点实验室,广东广州 510006)

0 引言

打磨机器人因其柔性好,运动范围大,已广泛应用于航空装备、高铁内饰、汽车船舶制造、五金卫浴等领域[1]。根据机器人动力学介绍,在空间中对机械臂最大的干扰力为重力[2]。机器人臂在对抗重力时,载荷和手臂连杆部位的质量会产生重力力矩。为了减少机器臂在运动控制中受到重力力矩的影响,有必要通过重力补偿来提高执行机构的定位精度。根据能量利用的不同,重力补偿可分为被动重力补偿和主动重力补偿[3]。

天津大学的宋轶民等选用定刚度螺旋拉簧为重力补偿元件,构造了静柔度半解析模型,大幅度降低了重力造成的机构末端的影响[4]。文献[5]研究了非零自由长度弹簧的腿部矫形器的重力平衡设计,提出了一种基于重量平衡机构的内凸轮设计。这2种方法虽提高了能量效率和平滑的动态,但与此同时系统中增加了质量、惯性和体积。由于机械手尺寸的限制,这一方法在一些应用场合中受到了限制[6-7]。

文献[8]利用在控制末端执行器的位置加装六维力传感器,得到在约束方向上接触力并结合末端位姿角进行计算,使机器人能够对接触力产生及时反馈,从而对控制电路所产生的力进行调整。此类传感器因价格昂贵,较难大规模使用。广东工业大学何伟崇利用加速度传感器测得装置前端重力,并且配合姿态传感器测得装置的轴线与水平面夹角,从而进行重力分解的计算[9]。……