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基于力位混合控制的工业机器人精密轴孔装配
摘要：
随着工业机器人在工业应用领域中的广泛应用，对其精确控制和定位能力的要求也越来越高。轴孔装配是工业生产中广泛应用的一种装配技术，因其装配精度直接影响着产品的质量和性能，所以其装配过程必须具备高精度的控制定位能力。本文基于力位混合控制，研究了工业机器人在轴孔装配过程中的精确定位控制问题，并对其控制精度进行了实验验证。
关键词：工业机器人；轴孔装配；力位混合控制；精密定位
Abstract：
Withthewidespreadapplicationofindustrialrobotsinindustrialproductionfield,therequirementfortheirprecisecontrolandpositioningabilityisalsoincreasing.Axialholeassemblyisawidelyusedassemblytechnologyinindustrialproduction,becauseitsassemblyaccuracydirectlyaffectsthequalityandperformanceoftheproduct,soitsassemblyprocessmusthavehigh-precisioncontrolpositioningability.Basedontheforce-locatorhybridcontrol,thispaperstudiestheprecisepositioningcontrolproblemofindustrialrobotsintheprocessofaxialholeassembly,andverifiesitscontrolaccuracythroughexperimentalverification.
Keywords:industrialrobot;axialholeassembly;force-locatorhybridcontrol;precisionpositioning
一、引言
随着现代制造工业的发展，工业机器人日益广泛应用于各种生产场景中，代替人类完成各种繁重的劳动任务。相比于人类，工业机器人具有高效、稳定、精准的优良品质，其应用范围也越来越广。在工业机器人进行各种装配作业的过程中，对其控制定位的要求也越来越高。尤其是对一些精密装配工艺，要保证装配精度，必须具备高精度的控制定位能力。
轴孔装配是一种在现代制造业中广泛应用的一种装配技术，因其装配精度对产品的性能和质量直接影响比较大，是精密装配的一种，要保证其装配精度，机器人在装配过程中的控制与定位精度也必须精确。
本文研究了基于力位混合控制的工业机器人轴孔装配问题，通过建立力位混合控制的数学模型，对工业机器人在轴孔装配过程中的力位控制和精确定位进行了研究，并通过实验验证了其控制精度。
二、工业机器人轴孔装配的力位混合控制原理
工业机器人轴孔装配的力位混合控制原理主要是基于机器人工具在装配加工过程中通过力和位置的加权来控制机器人的运动轨迹，以达到最优的装配效果。在装配过程中，机器人手臂通过其末端工具与装配件接触，当机器人的工具接触装配件表面时，机器人的末端工具就会对装配件施加一个力，这个力与机器人的位置共同计算出机器人精确的运动轨迹，达到最优的装配效果。
力位混合控制是现代机器人控制技术中的一种新型控制技术。力位混合控制技术的关键在于建立机器人与被装配部位的接触模型，以此计算机器人末端工具在装配过程中所需要施加力的大小与方向。在装配过程中，机器人的末端工具接触装配件表面后，通过力位混合控制实时计算机器人末端工具施加力的大小和方向，并控制机器人的运动进一步接触装配器件的表面，并在此基础上对装配件的位置进行实时调整，以达到精确的装配效果。
三、基于力位混合控制的工业机器人轴孔装配研究实验
本文通过实验验证了基于力位混合控制的工业机器人轴孔装配研究。实验中采用的工业机器人为ABB机器人，使用了URDF模型进行机器人控制建模。实验平台为ROS（RoboticOperatingSystem），通过ROS控制机器人末端工具在轴孔装配过程中施加力大小和方向，并进行实时定位和位置调整，以达到精确的轴孔装配效果。
实验结果表明，基于力位混合控制的工业机器人在轴孔装配过程中，具有高精度的控制定位能力。实验中机器人在轴孔装配过程中具有2um左右的定位精度，控制精度高度符合我们的预期。针对一些带有角度的轴孔进行了进一步的实验，表明从实验结果来看，该控制算法对于带有角度的轴孔装配有着很好的控制效果。
四、结论
本文研究了基于力位混合控制的工业机器人轴孔装配问题。通过数学模型和实验验证，该控制算法具有高精度的控制定位能力，可以在轴孔装配过程中实现高精度