在机器人自动抛光工件的过程中,维持对工件的恒力有助于提高抛光效率和抛光精度。对自由曲面工件而言,在抛光过程中想要保持恒力,必须根据曲面的曲率、曲面材料等特性设计末端执行器。通过机器人与末端执行器相结合的柔顺控制,保持对曲面恒力加工的状态。当前,机器人柔顺控制主要有两种,分别为主动柔顺和被动柔顺。被动柔顺主要依靠弹簧,阻尼等能够储存一部分外力的机构,从而保持机器人末端装置初始状态;主动柔顺是机器人通过反馈信息,主动调节一些机构来改变作用力,使力控趋于与目标值稳定的数值的过程。比起被动柔顺,主动柔顺的控制更为精确,因此得到了持续发展。本文围绕基于主动柔顺控制的机器人恒力抛光进行研究。(1)根据航空发动机叶片抛光的工艺要求和技术指标,设计一个砂带轮抛光工具。对常规砂带轮进行改装,使用导轨滑台模组和弹性装置控制接触轮,根据抛光工具的结构参数、导轨滑台的输出以及工具与工件间的受力分析建立整个系统的数学模型。并在此基础上建立整个控制系统的流程,确定以笔记本和微控制器作为上下机控制的系统体系。(2)对基于柔顺抛光工具的机器人进行轨迹规划。根据工作机器人的轴长、旋转角度范围等已知参数,通过机器人正逆运动学建立工作机器人末端的工具坐标系,对末端执行器进行位姿补偿,将工具坐标系移至执行器末端作用点。使用UG(NX)软件中的CAD/CAM功能建模并生成导出刀具运动轨迹文件,再转换成机器人可识别的JBI格式。在MATLAB中建立六自由度机器人简化模型,采集已知的轨迹点并仿真,验证轨迹规划的可行性。(3)将机器人力/位混合控制解耦,在机器人末端与工件的法线方向上进行恒力控制。为了增加控制系统响应速度以及鲁棒性,结合模糊逻辑控制以及PID控制的优势,建立恒力控制系统。PID控制使用的比例、积分、微分参数以及模糊逻辑控制中的参数定值均通过仿真获取。根据轨迹和模糊PID控制器系统搭建基于柔顺装置的机器人力/位混合控制系统,验证基于模糊PID算法的力/位混合控制的可行性。(4)根据前面设定的控制流程建立抛光实验平台,使用机器人控制柜和STM32F103ZET6微处理器作为整个系统的控制器,机器人控制系统运动轨迹,单片机控制末端输出力。使用该机器人控制平台进行抛光,可以有效降低工件表面粗糙度,并保持工件与工具间压力的小范围浮动,证明基于主动柔顺控制机器人抛光的方法具有可行性。