Позиционно-силовое управление шестикоординатным промышленным роботом при обработке сложных поверхностей

При выполнении некоторых технологических операций многокоординатными промышленными роботами требуется одновременно управлять перемещением исполнительного органа и развиваемым усилием. При выполнении сборочных операций (например, вала с втулкой) необходимо выполнять свободное перемещение вала вдоль отверстия втулки и обеспечивать минимальное давление на стенки отверстия. При выполнении операций обработки сложных поверхностей деталей одновременно требуется обеспечивать перемещение инструмента по поверхности с заданной скоростью и осуществлять дозированное давление на поверхность.

Невозможно одновременно по одной и той же координате управлять силой и перемещением, поэтому либо необходимо осуществлять переключение с одного способа управления на друго й, либо способы управления осуществлять различными приводами и по различным управляемым координатам исполнительного механизма. В многокоординатных роботах эта задача осложняется тем, что для управления по одной из декартовых координат перемещением исполнительного органа, а по другой — силой требуется одновременно управлять взаимосвязанными обобщенными координатами механизма робота.

В представленной работе излагается решение задачи управления шестикоординатным промышленным роботом, в котором осуществлено разделение степеней подвижности на управление по силе и на позиционное управление перемещением по траектории.

Для выполнения поставленной задачи применительно к задачам обработки сложных поверхностей вводятся дополнительные переменные параметры, определяющие положение режущей кромки на режущей поверхности, что позволяет расширить зону обслуживания робота при отборе, например, одной из координат для управления усилием давления.

Данная задача рассматривается на примере шестикоординатного промышленного робота при выполнении операции обработки сложной поверхности, когда требуется осуществлять программное перемещение инструмента с заданной скоростью по траектории на поверхности и одновременно осуществлять управляемое давление инструмента на поверхность. 

1. Vukobratovic M., Stokic D. Control of Manipulation Robots: Theory and Application. Berlin: Springer-Verlag, 1982. 366 p.

2. Егоров И. Н. Позиционно-силовое управление робототехническими и мехатронными устройствами. Владимир: Изд-во Владим. гос. ун-та, 2010. 192 с.

3. Афонин В. Л., Смоленцев А. Н. Позиционно-силовое управление в механизмах параллельной структуры // Справочник. Инженерный журнал. 2003. № 5. С. 14—19.

4. Журавлев В. В. Системы позиционно-силового управления роботом для механотерапии: канд. дис. 20.09.2011. 125 с.

5. Афонин В. Л., Макушкин В. А. Интеллектуальные робототехнические системы: Курс лекций. Учеб. пособие. Интернет Университет информационных технологий. М., 2005. 208 с.

6. Krantz M., Andersson R. Robotized Polishing and Deburring with Force Feedback Control. Trollhattan: University West, Department of Engineering Science, 2010. 48 p.

7. Afonin V. L., Kondrat’ev I. M., Nazarov R. A. Automatic Tool to Part Motion Path Generation for Turbine–Blade Machining // Journal of Machinery Manufacture and Reliability. 2015. Vol. 44, N. 7. P. 593—602.

8. Фу К., Гонсалес Р. Робототехника. М.: Мир, 1989. 624 с.

9. Фиников С. П. Теория поверхностей. М.: ОНТИ Государственное технико-теоретическое издательство, 1934. 208 c.

10. Смоленцев А. Н. Формообразование поверхностей проточной части турбинной лопатки абразивным инструментом // Справочник. Инженерный журнал. 2002. № 4. С. 24—28.

11. Афонин В. Л., Смоленцев А. Н., Гаврилина Л. В. Отчет о НИР. "Разработка технологии автоматизированного выполнения финишных операций обработки сложно профильных поверхностей деталей ГТД с использованием промышленных роботов (Интеллектуальные технологические комплексы для финишной обработки пера лопаток ГТД)". № ГР AAAA-A18-118011890132-7. 2018. 91 с.