一种机器人力反馈打磨示教装置的制作方法

1.本实用新型涉及打磨机器人领域，具体的是一种机器人力反馈打磨示教装置。


背景技术：

2.目前我国人口增长趋缓，劳动力成本提高，人口红利优势已不及周边国家，传统制造加工企业生存压力不断加大的背景下，中国制造2025及德国工业4.0等相继提出并得到国际社会重视，传统制造加工企业对打磨机器人的应用及需求显著提高，用于替代传统人工打磨，这在一定程度上减小了劳动力成本，缓解了企业成本压力。
3.但是，对于要求精细化的金属零部件弧面打磨，现有打磨机器人不能精准控制打磨的力度和机器人位姿，这仍是目前打磨机器人面临的技术难点问题。


技术实现要素：

4.为解决上述背景技术中提到的不足，本实用新型的目的在于提供一种机器人力反馈打磨示教装置，该示教装置可以自动对工件上下料并精准放置在打磨区域，机器人打磨过程中可以实时对操作对象提供力反馈和视觉反馈，从而使机器人打磨装置控制系统可以更加精准的控制机器人打磨装置。
5.本实用新型的目的可以通过以下技术方案实现：
6.一种机器人力反馈打磨示教装置，包括上下料辅助装置、力感知模块、视觉检测装置和机器人打磨工作站，上下料辅助装置自动抓取工件上下料；机器人打磨工作站产生空气负压以吸附固定工件并以恒定速度和需要旋转工件；力感知模块根据机器人受力情况均匀调整机器人位姿精准打磨工件；视觉检测装置检测工件亮度值和轮廓，以确认打磨质量是否符合要求。
7.进一步优选地，上下料辅助装置包括x轴横向运动系统、z轴纵向运动系统、c轴旋转运动系统和抓手抓取装置，上下料辅助装置与自动传送装置和机器人打磨装置控制系统通信，以控制完成上下料辅助装置相应动作。
8.进一步优选地，力感知模块包括三个多分量力传感器，三个多分量力传感器中心与旋转打磨装置中心连线互成120
°
夹角，每个多分量力传感器中心与旋转打磨装置中心距离相等。
9.进一步优选地，视觉检测装置检测金属零部件弧面轮廓并将测量得到的反馈信号传送给机器人打磨装置控制系统，机器人打磨装置控制系统根据视觉检测装置记录的金属零部件弧面外形轮廓粗略调节机器人位姿。
10.进一步优选地，视觉检测装置检测金属零部件弧面亮度值并将测量得到的反馈信号传送给机器人打磨装置控制系统，机器人打磨装置控制系统根据亮度值是否在允许范围内确认是否再次打磨金属零部件弧面和打磨是否完成。
11.进一步优选地，机器人打磨工作站包括真空发生器、吸嘴、打磨工作站旋转装置和伺服电机，真空发生器产生负压，吸嘴吸住并固定金属零部件，打磨工作站旋转装置根据视
觉检测装置检测金属零部件弧面亮度值而旋转至目标位置，伺服电机根据机器人打磨装置打磨金属零部件弧面位置而上下运动至目标位置。
12.本实用新型的有益效果：
13.本实用新型机器人力反馈打磨示教装置可以自动对工件上下料并精准放置在打磨区域，机器人打磨过程中可以实时对操作对象提供力反馈和视觉反馈，从而使机器人打磨装置控制系统可以更加精准的控制机器人打磨装置。
附图说明
14.下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
15.图1是本实用新型机器人力反馈打磨示教装置工作原理示意图；
16.图2是本实用新型自动传送装置的结构示意图；
17.图3是本实用新型上下料辅助装置的结构示意图；
18.图4是本实用新型机器人打磨工作站的结构示意图；
19.图5是本实用新型力感知模块的结构示意图；
20.图6是本实用新型力感知模块空间受力示意图；
21.图7是本实用新型旋转打磨装置的结构示意图；
22.图8是本实用新型力感知模块组合安装示意图；
23.图9是本实用新型视觉检测装置示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“开孔”、“上”、“下”、“厚度”、“顶”、“中”、“长度”、“内”、“四周”等指示方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的组件或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
26.如图1所示，一种机器人力反馈打磨示教装置，包括上下料辅助装置21、力感知模块23、视觉检测装置25和机器人打磨工作站24，所述上下料辅助装置21自动抓取工件上下料；所述机器人打磨工作站24产生空气负压以吸附固定工件并以恒定速度和需要旋转工件；所述力感知模块23根据机器人受力情况均匀调整机器人位姿精准打磨工件；所述视觉检测装置25检测工件亮度值和轮廓，以确认打磨质量是否符合要求。
27.如图2并结合图1，自动传送装置20将金属零部件运送至指定位置，光敏传感器1接受信号并反馈至上下料辅助装置21；
28.如图3并结合图1，上下料辅助装置21接受自动传送装置20内光敏传感器1的反馈信号并开始动作，z轴纵向运动系统3带动抓手抓取装置5向下动作到位，c轴旋转运动系统4带动抓手抓取装置5旋转为原始角度0
°
，使抓手抓取装置5与水平方向平行，抓手抓取装置5打开，x轴横向运动系统2运转，使抓手抓取装置5向前运动至抓取位于自动传送装置20上金
属零部件的固定位置。光敏传感器1再次检测金属零部件存在与否，若不存在，则上下料辅助装置21内各运动系统依次返回原有位置，机器人力反馈打磨示教装置发送金属零部件不存在报警信号；若存在，则抓手抓取装置5关闭并夹紧，z轴纵向运动系统3带动抓手抓取装置5向上动作到位，c轴旋转运动系统4带动抓手抓取装置5旋转为180
°
，使金属零部件弧面内壁向下，x轴横向运动系统2运转，使抓手抓取装置5向后运动至机器人打磨工作站24打磨金属零部件的固定位置。z轴纵向运动系统3带动抓手抓取装置5向下动作到位，抓手抓取装置5打开，x轴横向运动系统2运转，带动抓手抓取装置5向后运转至原始位置。
29.如图4并结合图1和图3，当上下料辅助装置21将金属零部件放置在机器人打磨工作站打磨金属零部件的固定位置时，真空发生器产生负压使吸嘴7吸住金属零部件弧面内壁，完成对金属零部件的固定。
30.如图5、图6，在三个相互垂直的轴上测量力(fx、fy、fz)和力矩(mx、my、mz)的多分量力传感器，可以检测机器人在打磨工作中，旋转打磨装置各位置受力情况，并根据三个方向受力情况改变机器人位姿。
31.如图7、图8，在旋转打磨装置31上由多分量力传感器10构成力感知模块23，其中多分量力传感器13在旋转打磨装置32上安装如图8，多分量力传感器13中心与旋转打磨装置32中心连线互成120
°
夹角，并且每个多分量力传感器13中心与旋转打磨装置32中心距离相等。
32.在旋转打磨装置32受力情况下，设三个多分量力传感器10分别为多分量力传感器ⅰ、多分量力传感器ⅱ和多分量力传感器ⅲ，多分量力传感器ⅰ获得受力值：fx1、fy1、fz1、mx1、my1、mz1；多分量力传感器ⅱ获得受力值：fx2、fy2、fz2、mx2、my2、mz2；多分量力传感器ⅲ获得受力值：fx3、fy3、fz3、mx3、my3、mz3；并将感知的受力值反馈机器人打磨控制系统27，机器人打磨控制系统27根据算法改变机器人打磨位姿。
33.通过计算得到多分量力传感器10各受力值的平均值，并根据平均值改变机器人位姿，并且还需独立判断多分量力传感器10的各受力值的差值，并根据各受力值差值最终确定机器人位姿，以达到精准控制机器人打磨装置的目的。
34.如图1、图4、图9，图9是一种光学视觉传感器示意图，本实用新型中用于检测金属零部件的亮度值和轮廓并将测量得到的反馈信号传送给机器人打磨装置控制系统27。在上下料辅助装置21将金属零部件放置于机器人打磨工作站24并吸附固定后，打磨工作站旋转装置6旋转360
°
，同时光学视觉传感器8记录金属零部件弧面外形轮廓，将记录的金属零部件弧面外形轮廓信息反馈至机器人打磨装置控制系统27，机器人打磨装置控制系统27根据光学视觉传感器8记录的金属零部件弧面外形轮廓粗略调节机器人位姿，使机器人打磨装置26平行金属零部件弧面外形轮廓，防止机器人打磨装置26没有以打磨装置接近金属零部件，造成机器人和金属零部件损坏。在机器人打磨装置26平行金属零部件弧面外形轮廓后，此时机器人打磨装置26以恒定速度接近金属零部件，本实用新型力感知模块23获取受力值，根据算法开始实时精准调节机器人位姿。打磨作业中，打磨工作站旋转装置6以恒定速度带动金属零部件旋转，伺服电机9根据机器人打磨装置26打磨金属零部件的位置，实时上下运动，使光学视觉传感器8实时检测刚打磨过的金属零部件弧面位置的亮度值，并将亮度值反馈至机器人打磨装置控制系统27，机器人打磨装置控制系统27根据亮度值是否在允许范围内确认是否再次打磨金属零部件。若亮度值在允许范围内，则机器人打磨装置26维持
原有打磨操作；若亮度值在允许范围以外，则打磨工作站旋转装置6旋转，将金属零部件亮度值不在允许范围内区域旋转至机器人打磨装置26工作区域，重新打磨金属零部件，如此操作，超过2次，则机器人力反馈打磨示教装置发出无法正常打磨报警信号。
35.如图1、图3、图4，在视觉检测装置检测金属零部件弧面亮度值全部在允许范围内或机器人力反馈打磨示教装置发出无法正常打磨报警信号之后，机器人打磨装置26停止打磨并返回原始位姿，机器人打磨工作站24停止旋转和停止产生负压吸附金属零部件，上下料辅助装置21内x轴横向运动系统2带动抓手抓取装置5向前运转至机器人打磨工作站24打磨金属零部件的固定位置；抓手抓取装置5闭合夹紧，z轴纵向运动系统3带动抓手抓取装置5向上运动到位，x轴横向运动系统2运转，使抓手抓取装置5向前运动至自动传送装置20上金属零部件的固定位置；c轴旋转运动系统4带动抓手抓取装置5旋转回原始角度0
°
，z轴纵向运动系统3带动抓手抓取装置5向下运动到位，抓手抓取装置5打开，x轴横向运动系统2运转，带动抓手抓取装置5向后运转至原始位置；自动传送装置20根据视觉检测装置25检测金属零部件弧面亮度值全部在允许范围内或机器人力反馈打磨示教装置发出的无法正常打磨报警信号后，若光敏传感器1反馈检测到物体信号，自动传送装置20运转，分类传送，将亮度值全部在允许范围内的金属零部件运送至良品区，将无法正常打磨的金属零部件运送至不良品区。否则光敏传感器1未反馈检测到物体信号，则机器人力反馈打磨示教装置发送金属零部件不存在报警信号。
36.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
37.以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。