[发明专利]基于双工业机器人协作的汽车轮毂打磨系统及其方法

说明书

本发明涉及一种基于双工业机器人协作的汽车轮毂打磨系统及其方法，该系统包括第一机械臂和第二机械臂，其中，第一机械臂的末端通过第一电主轴连接安装有待打磨的轮毂，第二机械臂的末端通过第二电主轴连接安装有加工刀具，第一机械臂和第二机械臂分别根据设定的对应的加工轨迹和指令，以分别控制轮毂的加工位置、加工刀具的工作位置和加工力。与现有技术相比，本发明采用双工业机器人协作的方式，以对轮毂进行打磨加工作业，利用一个工业机器人夹持轮毂、不断改变打磨轨迹的位姿，另一个工业机器人夹持打磨加工刀具跟踪打磨轨迹并进行恒力打磨控制，能够有效改善打磨系统的灵活性和稳定性，从而大大提高加工效率及打磨精度。

技术领域

本发明涉及汽车轮毂加工技术领域，尤其是涉及一种基于双工业机器人协作的汽车轮毂打磨系统及其方法。

背景技术

在汽车轮毂的加工制造过程中，表面打磨抛光是十分重要的一道工序，传统做法是利用数控机床对轮毂进行打磨加工，但由于轮毂形状复杂，导致轮毂待打磨区域的打磨轨迹复杂、作业空间十分狭小，若采用数控机床对轮毂某些复杂区域进行打磨加工，由于设备本身自由度及操作度的限制，可能存在加工盲区。因此，针对打磨轨迹复杂且操作空间受限的轮毂打磨区域，目前多采用人工打磨的方式，这必然存在加工效率低、加工精度低的问题，也无法满足现代智能工厂的应用需要。

为此，针对轮毂中打磨空间受限、打磨路径复杂区域的打磨作业，现有技术采用单个工业机器人替代人工进行自动化打磨加工，以提高加工效率，但往往因避障、关节奇异等条件限制，而导致所需打磨姿态不可达或各关节伸展过大、使得机器人整体刚性变弱，造成打磨精度降低、无法满足生产加工要求。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于双工业机器人协作的汽车轮毂打磨系统及其方法，以能够灵活稳定地对汽车轮毂复杂区域进行打磨操作，同时保证打磨精度、提高加工效率。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种基于双工业机器人协作的汽车轮毂打磨系统，包括第一机械臂和第二机械臂，所述第一机械臂的末端通过第一电主轴连接安装有待打磨的轮毂，所述第二机械臂的末端通过第二电主轴连接安装有加工刀具，所述第一机械臂和第二机械臂分别根据设定的对应的加工轨迹和指令，以分别控制轮毂的加工位置、加工刀具的工作位置和加工力。

进一步地，所述第一机械臂和第二机械臂分别连接至同一控制器，所述控制器内存储有对应于第一机械臂和第二机械臂的控制程序。

进一步地，所述第二机械臂的末端还安装有用于采集加工接触力的力矩传感器。

一种基于双工业机器人协作的汽车轮毂打磨方法，包括以下步骤：

S1、建立双机械臂运动学模型，并进行基坐标系标定；

S2、生成轮毂孔端面区域加工路径，并规划相应的初步加工轨迹；

S3、构建双机械臂协作加工控制框架；

S4、搭建双机械臂协作加工仿真平台，通过仿真进行碰撞检查及碰撞处理，以保证双机械臂能够平稳连续地运动；

基于仿真结果对初步加工轨迹以及双机械臂的控制指令进行调整；

S5、根据调整后的加工轨迹以及控制指令，离线生成双机械臂协作打磨轮毂孔端面区域的控制程序；

S6、将待打磨的轮毂安装至第一机械臂的末端、在第二机械臂的末端安装加工刀具；

第一机械臂和第二机械臂分别按照控制程序发生运动，完成对轮毂孔端面区域的打磨操作。

进一步地，所述步骤S1的具体过程为：建立双机械臂与轮毂、加工刀具之间的封闭运动链，包括两条开环运动链，其中一条开环运动链为第一机械臂基座-第一机械臂末端-轮毂-加工位置点，另一条开环运动链为第一机械臂基座-第二机械臂基座-第二机械臂末端-加工刀具-加工位置点；