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孙 莉 王龙飞 充气模型
（山东协和学院工学院，山东 济南 250107）
摘 要：针对汽车发动机主轴承盖加工面部分边线打磨工艺，采用六自由度工业机器人，设计打磨机器人控制系统的总体结构，用控制器来控制机器人进行零件的打磨，根据打磨机器人的总体设计方案研究了打磨机器人轨迹算法，设计打磨机器人轨迹规划算法，选择西门子PLC S7-1200控制器对打磨机器人控制系统的硬件和软件进行了设计，通过对打磨机器人控制系统软件的设计实现了PLC 控制打磨器人取料、打磨、下料的循环操作。提升打磨质量，提高工作效率。关键词：打磨机器人；轨迹规划；PLC 控制 基于国内制造业的快速发展，客户对工件产品的质量要求也越来越高，同时促使企业不断提高产品打磨技术领域的综合实力。二十一世纪起，为了提高改善传统手工打磨技术，一种全新的柔性自动化打磨系统应运而生。它既降低了人工成本，又提高基于国内制造业的快速发展，客户对工件产品的质量要求也
越来越高，同时促使企业不断提高产品打磨技术领域的综合实力[1]。二十一世纪起，为了提高改善传统手工打磨技术，一种全新的柔性自动化打磨系统应运而生。它既降低了人工成本，又提高了打磨质量。在现代工业时代，机器人、控制、计算机辅助、网络通信等技术已经实现相辅相成，工业零部件的打磨系统控制设计具有非凡的意义[2-3]。
1 打磨机器人总体设计方案
根据发动机主轴承盖的打磨工艺要求，打磨机器人的工作过程为：人工手动将待打磨工件放置在上料线上，由控制器控制机器人抓取上料线上的未打磨工件，同时启动打磨头，六自由度机器人按照设定好的打磨轨迹进行零件的打磨。打磨完成后机器人将打磨完成的零件放到下料台上，同时打磨头停止工作，循环往复地打磨作业。
2 打磨机器人轨迹规划算法
2.1打磨机器人正向运动学求解HOST 格式
正向运动学主要解决机器人的运动方程的建立和打磨机器人的姿势的解，即每个关节的变量是已知的，并且寻求打磨机器人的姿势。根据齐次变换矩阵如公式（1）所示，可以计算出打磨机器人各连接杆变换矩阵如下
旋转式清堵机看看
：
（1）加热平台
该六自由度打磨机器人的运动学方程为：T 6=A 1A 2A 3A 4A 5A 6 ，
T 6为汽车零部件打磨机器人机械臂坐标系的位姿。由于其可写成（4×4）的矩阵形式，
即可为打磨机器人各关节臂
姿态矩阵。
（3）
2.2打磨机器人逆向运动学求解
需要解决的反向运动学难题是：已知手部的位置坐标系，求解各个关节轴的角度变化量。在机器人的控制中，一般来说，已知6轴上夹具到达的目标坐标，需要求出关节变量，以驱动各关节的电机，使汽车零部件打磨机器人机械臂的位姿得到满足，这就是运动学的反向问题，也称逆运动学。
3 打磨机器人控制系统设计
3.1硬件设计
根据打磨机器人控制系统的总体组成方案，控制系统的硬件由上位机、系统控制器、上下料台、六自由度工业机器人、打磨工具组成，本次选择的控制器为西门子 S7-1200 PLC ，S7-1200 的紧凑设计，灵活的配置和强大的指令集堪称完美。本系统采用的六自由度工业机器人选型为国产的新松 SR10C 机器人。
3.2软件设计
根据六自由度打磨机器人的工作流程，上位机依据插补算法计
算出机器人位置坐标，送给下位机 PLC ，然后 PLC 控制机器人运动，实现取料、打磨、下料相应位置的循环运动。PLC 程序设计总体方案如图1所示
视频处理。
图1 PLC 程序设计总体方案
3.3仿真调试
在主画面中有显示系统各种标志位符号以及相关的按钮设置。在选择手动条件下，不能选择加工工件按钮。在自动条件下方可选择，并且选择之后本框内显示绿，如下图3所示。主画面中还配备了清零按钮、取消静音按钮、加工打磨的完成个数统计
。
图 2 打磨零件选择
4 结论
首先，根据汽车发动机主轴承盖工艺要求和打磨工艺要求，设计了六自由度打磨机器人的总体结构方案。确定采用六自由度打磨机器人代替人工打磨，以实现提高精度、提高产能、提高效率，减少劳动强度的目的。其次，根据打磨机器人的总体设计方案主要研究了打磨机器人轨迹算法，然后，对打磨机器人控制系统的硬件和软件进行了设计。通过对打磨机器人硬件的选择，形成了打磨机器人的整体布局。再通过对打磨机器人控制系统软件的设计实现了控制打磨器人取料、打磨、下料的循环操作。
参考文献：
[1] 机器人与中国制造转型升级[J].中国信息化，2015（12）：32-34. [2] 叶永龙.基于机器人的玻璃自动打磨系统的设计与实现[D].浙江理工大学，2013..
作者简介：
孙莉（1982-），女，安徽省淮北人，副教授，硕士，研究方向：工业综合自动化 。
高压阻尼线基金项目：省级大学生创新训练项目（编号：S202013324051）校级大学生实验室开放项目（编号：2021SYKF27）。
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