1.1 研究背景

工业机器人的出现给人类的生产方式带来了巨大的改变，它不仅能在恶劣的工况下代替人类完成许多枯燥的重复性工作，同时具有更高的加工质量和生产效率。随着劳动力短缺和人口老龄化等问题越来越严重^[1]，工业机器人成为了近年来机电一体化领域的研究热点之一。在种类繁多的机械制造业中，汽车及其零部件制造业是工业机器人应用最为广泛的行业^[2]，在打磨、抛光、去毛刺和装配等接触作业工序中，均可以见到工业机器人的身影。在这些工序中，机器人加工比人工作业具有更大的优势：首先机器人可以嘈杂有害的工作环境下长时间连续作业，这一点是人工作业无可比拟的，对提升工厂效率与产能有着很大作用；其次在打磨、抛光、去毛刺和装配等接触作业工序中，工人极易受到零件毛刺、飞边和某些特殊结构的伤害^[3]，此外在打磨、抛光和去毛刺车间中，伴随加工过程而产生的粉尘容易被加工过程中产生的火花引燃，当车间内除尘工作欠佳时，将会有产生爆炸的可能，容易造成安全事故和人员伤亡^[4]，而采用机器人作业即可避免人的安全隐患；最重要的一点是，机器人加工具有良好的加工一致性，在打磨和抛光过程中能明显提高产品的加工品质和产品外表光洁度，产生更高的成品率。最后将机器人加工应用在打磨、抛光和去毛刺这种技术含量不高但劳动力密集型的工作中，能有效降低企业的人工成本负担^[5]，减少生产过程中的人为不可控因素。

当前大多数的工业机器人现场应用主要以示教在线和离线编程为主，在实际生产加工中机器人无法依据工件的定位误差和装夹误差等在线调整运动轨迹^[6]，使得加工质量受到了一定程度上的影响。特别是在机器人的接触性作业中，当机器人与外部环境发生接触且对接触力控制要求较高时，传统的位置控制型工业机器人显然无法满足要求了。任务的特性决定了控制机器人与环境产生的接触力非常重要，如果不能控制力则无法完成任务甚至损坏工件。这些任务需要在机器人上采用柔顺控制技术，在机器人软件控制伺服环中实现柔顺功能则称为主动柔顺，主动柔顺又可以称为力控^[7]。

1.2 研究目的及意义

机器人力控的含义是在加工过程中利用一些可以获得与环境之间接触力的反馈信息元件，并根据所得的接触力信息进行一些控制算法实现机器人与环境接触力的精确控制。本毕业设计旨在研究力控策略中的阻抗控制并应用于启帆SRE4-600机器人中，使得该型号机器人在加工过程中对环境具有柔顺性，并达到以下目的：

（1）减小加工工件对机器人及加工工具的冲击力；

（2）提高机器人对加工工件表面曲面的跟踪能力；

（3）改善启帆SRE4-600机器人的加工效果。