随着工业机器人技术的不断发展,机器人在汽车、医药、食品等工业生产线被广泛地应用,特别适用于高温、高压、易燃、易爆、多尘、强磁、辐射等恶劣环境。当前,离心泵行业将进入高速增长期,离心泵壳的抛光打磨作为离心泵制造过程中最为重要的环节,人工作业下环境十分恶劣且打磨抛光精度不高,误差较大,使用其它打磨方式代替人工作业就显得尤为重要。机器人打磨作业方式则为离心泵壳的抛光提供了一种可靠的作业方式。但是机器人打磨的控制系统中开环控制比较多,反馈环节在整个系统中没有体现,机器人只能按照系统设计的路线从输入到输出,至于结果如何评判没有给出标准。本文设计了一种离心泵壳机器人抛光装置,主要用来对离心泵壳体的铸件进行打磨抛光。在抛光过程中,机器人控制抛光装置末端打磨头的运动轨迹,抛光装置则通过气动伺服系统实现抛磨力的控制,最终实现离心泵体铸件的打磨抛光。本文还建立离心泵壳机器人抛光装置气动伺服系统的数学模型,并对气动系统的控制策略进行了研究。本文主要研究工作如下:1.本文通过对比多种工业机器人,最终确定了埃夫特ER20D-C10型机器人作为离心泵壳机器人抛光装置的承载机器人。并通过ER20D-C10型机器人的使用手册,建立了机器人的运动方程,并利用MATLAB进行仿真验证。2.通过对离心泵壳的结构和工艺分析,设计了离心泵壳机器人抛光装置的机械结构,提出气动比例控制系统和气动伺服控制系统两种方案,并且最终选择了基于VER型伺服阀的离心泵壳机器人抛光装置控制系统,通过磨削力的估算,确定了气动系统中气缸的尺寸,选出了各种气动元件的型号,并对压力损失进行了验算。3.对离心泵壳机器人抛光装置控制系统进行研究,主要是对离心泵壳机器人抛光装置气动伺服控制系统进行数学建模,推导出离心泵壳机器人抛光装置系统数学模型,根据阀控缸的数学模型得出其状态空间表达式。并对抛光装置的气动伺服控制系统的动态,静态特性进行研究。4.通过极点配置对离心泵壳机器人抛光装置气动伺服控制系统进行优化。设计出了机器人抛光装置气动伺服控制系统H∞控制算法,使气动系统稳定性及抗干扰能力大大提高了。本文将H∞控制算法、极点配置算法应用到离心泵壳机器人抛光装置气动比例控制系统中,设计了离心泵壳机器人抛光装置,实现了对离心泵壳的机器人打磨、抛光作业,解放了大量劳动力,达到了高效率,低成本的打磨作业方式。本文主要创新点如下:1.设计了一种离心泵壳机器人抛光装置及其气动系统。离心泵壳机器人抛光装置主要由支撑固定机构和驱动机构组成,气动系统则是基于VER型伺服阀控制的系统。2.通过气缸流量连续性方程、气缸伺服阀质量—流量方程、气缸力平衡方程建立了离心泵壳机器人抛光装置气动控制系统的数学模型。3.将H∞控制算法运用到离心泵壳机器人抛光装置气动伺服系统中,经过软件仿真分析后,发现气动控制系统的超调量减小至零,大大缩短了系统响应时间,使系统性能得到有效提升。