机器人砂带磨抛是一种旨在提升零件表面加工精度及一致性的新型加工方式,在以航空发动机叶片为代表的复杂曲面零件高效精密加工中得到广泛应用。磨抛力是影响机器人磨抛加工精度和一致性的关键因素之一,目前已经有一些针对机器人主动力控和被动柔顺的研究成果,但是缺少结合两者进行恒力控制的相关研究。本文在分析基于六维力传感器的机器人主动力控和基于一维拉压力传感器的被动柔顺控制的基础上,开展了机器人主动恒力控制和被动柔顺结合的技术研究,并以叶片为对象进行了验证分析。本文的主要内容和创新点如下:(1)机器人阻抗控制碰撞冲击研究。通过对阻抗控制模型的分析,提出了一种对传统磨抛机的改进方案,并建立动力学模型,使其具备一维恒力控制功能以有效抑制机器人从自由空间向约束空间过渡时的接触振动。通过实验对比仅使用主动力控方法(方法一)和主被动力控结合方法(方法二)在抑制机器人接触振动方面的效果,验证了改进磨抛机以及方法二的有效性。(2)机器人阻抗控制稳定性和精度提升方法研究。根据反馈接触力与机器人末端运动(位置或速度)的关系,应用Kalman滤波器信息融合方法对六维力传感器和一维拉压力传感器的信号进行综合分析,有效提升了机器人砂带磨抛加工中的法向磨抛力_nF的测量精度和稳定性,继而提高阻抗控制精度和稳定性,并通过Matlab仿真和实验对其有效性进行了验证。(3)主被动力控制技术在叶片机器人砂带磨抛中的应用验证研究。通过开展几种力控模式的机器人砂带磨抛加工实验,对比分析机器人位置控制(无力控)、被动柔顺、主动力控和主被动力控结合四种控制模式下的磨抛加工质量,验证本文提出的主被动力控结合的方法在机器人砂带磨抛加工中的应用效果。