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一种柔性凝胶 砂轮加工平台及加工方法

阅读：677发布：2020-05-11

专利汇可以提供一种柔性凝胶砂轮加工平台及加工方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种柔性凝胶砂轮加工平台，包括六自由度工业机器人、用于放置和夹紧工件并对工件进行激光三维扫描的抛光工作台、用于对工件的复杂表面进行抛光的柔性凝胶砂轮、气泵、信息系统，柔性凝胶砂轮安装在六自由度工业机器人的活动端；柔性凝胶砂轮包括用于驱动柔性凝胶砂轮头、沿自身轴向移动的凝胶砂轮体、用于对工件进行加工的柔性凝胶砂轮头；集电滑环的内滑环侧固接砂轮体，另一侧固接联轴器，外滑环固接伺服电机外壳；柔性凝胶砂轮头外层粘接磨粒层，形成可与工件待加工表面贴合的柔性凝胶砂轮头；凝胶砂轮体的工作端安装柔性凝胶砂轮头，内部圆柱形活塞拉杆驱动柔性凝胶砂轮头沿轴向变形；还包括利用上述柔性凝胶砂轮加工平台对工件的加工方法。，下面是一种柔性凝胶砂轮加工平台及加工方法专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种柔性凝胶砂轮加工平台，其特征在于：包括：六自由度工业机器人(1)、用于放置和夹紧工件并对工件进行激光三维扫描的抛光工作台(2)、用于对工件的复杂表面进行抛光的柔性凝胶砂轮(3)、气泵(4)、信息系统(5)，柔性凝胶砂轮(3)安装在六自由度工业机器人的活动端；
气泵(4)的喷嘴对准工件，在柔性凝胶砂轮(3)对工件表面抛光时进行降温，抛光工作完成后对工件表面的残余附着材料进行去除；
信息系统(5)包括控制柜(51)、计算机模块(52)，与六自由度工业机器人(1)、柔性凝胶砂轮(3)、三维激光轮廓扫描仪装置(23)信号连接，控制工件夹持装置(22)、柔性凝胶砂轮(3)工作以对工件进行加工；
六自由度工业机器人的底部固接到抛光工作台旁的地面上，其活动端固接伺服电机(11)，伺服电机(11)的旋转主轴(111)固接联轴器(12)，联轴器(12)上设置有用于安装柔性凝胶砂轮的第一安装孔(121)，伺服电机(11)外壳上有用于安装外滑环的第二安装孔(112)，其中六自由度工业机器人的活动端活动区域覆盖抛光工作台的加工区；
抛光工作台包括工作台底座(21)，工件夹持装置(22)和三维激光轮廓扫描仪装置(23)，工作夹持装置(22)与三维激光轮廓扫描仪装置(23)均安装在工作台底座(21)上，工件夹持装置(22)设置在三维激光轮廓扫描仪装置旁；
柔性凝胶砂轮(3)包括用于驱动柔性凝胶砂轮头(33)、沿自身轴向移动的凝胶砂轮体(32)、用于对工件进行加工的柔性凝胶砂轮头(33)，用于固接凝胶砂轮体(32)和伺服电机(11)的中间装置集电滑环(31)；集电滑环(31)的内滑环(312)侧固接砂轮体(32)，另一侧固接联轴器(12)，外滑环(311)固接伺服电机(11)外壳；柔性凝胶砂轮头外层粘接磨粒层(334)，形成可与工件待加工表面贴合的柔性凝胶砂轮头；
凝胶砂轮体(32)的工作端安装柔性凝胶砂轮头(33)，内部圆柱形活塞拉杆(324)驱动柔性凝胶砂轮头(33)沿轴向变形，其底端固接集电滑环(31)，实现第一导线(322)的同步转动；所述凝胶砂轮体(32)还包括砂轮壳(320)、圆柱形活塞拉杆(324)、凝胶单元阵列，凝胶砂轮体(32)底端设有与集电滑环(31)相固接的第一螺纹孔(3121)，砂轮壳(320)中部设有第一通孔(321)；砂轮体(32)内设有容纳圆柱形活塞拉杆(324)的轴向通孔(323)；
凝胶单元阵列包括轴向地设置在砂轮壳(320)内的若干个轴向圆柱孔壳(328)，每个轴向圆柱孔壳(328)内设有一个凝胶单元(329)；
凝胶单元(329)上端安装圆柱形活塞拉杆(324)，通电后的凝胶单元(329)带动圆柱形活塞拉杆(324)，移动的圆柱形活塞拉杆(324)使得弹性套膜(332)发生形态变化，实现对复杂工件表面进行抛光；所述凝胶单元(329)包括多层透明弹性PVC凝胶薄膜(3291)，所述PVC凝胶薄膜(3291)之间设有金属电极，所述金属电极包括阳极板(3292)，阴极板(3293)；
凝胶单元(329)上设有连接控制柜(51)和电源的第一导线(322)，第一导线(322)穿过轴向圆柱孔壳(328)上的第二通孔(327)、砂轮壳(320)上的第一通孔(321)，再从砂轮壳(320)外穿过外滑环(311)上的第二螺纹孔(314),第一导线(322)穿过外滑环(311)后的部分，称为第二导线(315)，第二导线(315)是柔性凝胶砂轮的控制端；
所述柔性凝胶砂轮头(33)包括弹性套膜(332)，柔性抛光布(333)，磨粒层(334)和卡箍(331)；当弹性套膜(332)受到圆柱形活塞拉杆(324)的拉力时发生形变，使得磨粒层(334)主动贴合工件加工表面；
所述弹性套膜(332)通过卡箍(331)安装在凝胶砂轮体(32)上并保证密封并且与圆柱形活塞拉杆(324)上的半球面支撑体(325)保持固接；
所述抛光布(333)一面贴合到弹性套膜固定，随着弹性套膜(332)的形变而发生改变，另一面通过粘接剂固结磨粒层(334)；
所述磨粒层(334)通过粘接剂固结在柔性抛光布(333)上；
柔性凝胶砂轮头(33)、凝胶砂轮体(32)、集电环(31)的轴线重合；
轴向是指柔性凝胶砂轮头(33)、凝胶砂轮体(32)、集电滑环(31)的轴线方向。
2.如权利要求1所述的柔性凝胶砂轮加工平台，其特征在于：工作台底座(21)的顶部端面上设有用于安装工件夹持装置(22)的圆盘(211)以及用于安装三维激光扫描仪装置(23)的安装槽(212)，圆盘(211)上固装工件夹持装置(22)，而三维激光扫描仪装置固装在安装槽(212)内；
工件夹持装置(22)包括装夹台(221)以及限位螺钉(222)，所述装夹台(221)固装在圆盘上，并且装夹台(221)的上端面作为用于固定工件的夹紧面，且装夹台(221)的夹紧面从外向内沿径向均匀设置若干条径向沟槽(223)，且每条径向沟槽均配置一个可与该径向沟槽锁定的限位螺钉(222)。
3.如权利要求1所述的柔性凝胶砂轮加工平台，其特征在于：三维激光扫描仪装置(23)包括支架(231)、激光光源(232)、固定螺钉(233)和第三导线(234)，所述支架(231)通过固定螺钉安装在工作台底座(21)上的安装槽内，光源固装在支架(231)上，第三导线(234)连接控制柜(51)。
4.如权利要求1所述的柔性凝胶砂轮加工平台，其特征在于：所述信息系统(5)包括控制柜(51)和计算机模块(52)，所述控制柜包括数据采集模块、数据处理模块；所述三维激光扫描仪装置与数据采集模块的信号输入端电连接，所述数据采集模块的信号输出端与所述计算机模块的信号输入端相连接，所述计算机模块信号的输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连接，所述数据处理模块的信号输出端分别与所述六自由度工业机器人的控制端、柔性凝胶砂轮的控制端、三维激光扫描仪装置的控制端和气泵控制端信号连接或电连接，实现对六自由度工业机器人、柔性凝胶砂轮加工轨迹、加工速度、加工位置和形态的控制，以及对三维激光扫描仪装置的开关控制。
5.利用权利要求1所述的一种柔性凝胶砂轮对工件的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)将工件放置在装夹装置的夹紧面中心，调整限位螺钉将工件夹紧；
2)将柔性凝胶砂轮安装在六自由度工业机器人的活动端，调整凝胶砂轮位置至工件的正上方；
3)首先通过三维轮廓激光扫描仪装置对工件进行三维建模，并将其轮廓特征保存至计算机当中，计算机根据其表面光整需求，设定加工设备运行轨迹，设定好其他加工所需的参数，包括加工过程中凝胶砂轮最优位置、形变状态及工件加工时间；
4)通过控制柜启动六自由度工业机器人对工件进行加工，此时柔性凝胶砂轮将按照提前设定的参数，以最符合工件表面的加工形态进行主动仿形加工；
5)开启气泵，喷嘴对准工件与凝胶砂轮接触面，用于加工过程中的降温；
6)达到加工设定时间后，关闭控制柜，取下加工完成后的工件，
通过抛光布去除工件表面的材料。

说明书全文

一种柔性凝胶砂轮加工平台及加工方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种柔性凝胶砂轮加工平台及加工方法。

背景技术

[0002] 工件自由表面光整加工一直是加工难点，目前针对于表面体的抛光方法主要是应用于平面，而对于表面形态复杂的工件多采用流体混合加工方法，即利用气流或者液体中添加磨料，对待加工表面进行抛光。这种方法加工成本较高，操作复杂，材料去除方式单一，加工不彻底，加工表面质量不够高，加工效率低。所以急需设计一种多种加工方式结合、且适用于不同工况和零件、能够对加工面进行主动仿形的柔性凝胶砂轮加工平台及加工方法。所以设计一种柔性凝胶砂轮加工平台显得尤为必要。

发明内容

[0003] 本发明要解决当前传统加工平台加工效率低，且难以适用不规则自由曲面的问题，提出了一种柔性凝胶砂轮加工平台及加工方法，能够实现对工件加工面的主动仿形，完成高效、高质量的抛光工作。

[0004] 一种柔性凝胶砂轮加工平台，其特征在于：包括：六自由度工业机器人1、用于放置和夹紧工件并对工件进行激光三维扫描的抛光工作台2、用于对工件的复杂表面进行抛光的柔性凝胶砂轮3、气泵4、信息系统5，柔性凝胶砂轮3安装在六自由度工业机器人的活动端；

[0005] 气泵4的喷嘴对准工件，在柔性凝胶砂轮3对工件表面抛光时进行降温，抛光工作完成后对工件表面的残余附着材料进行去除；

[0006] 信息系统5包括控制柜51、计算机模块52，与六自由度工业机器人1、柔性凝胶砂轮3、三维激光轮廓扫描仪装置23 信号连接，控制工件夹持装置22、柔性凝胶砂轮3工作以对工件进行加工。

[0007] 六自由度工业机器人的底部固接到抛光工作台旁的地面上，其活动端固接伺服电机11，伺服电机11的旋转主轴111固接联轴器12，联轴器12上设置有用于安装柔性凝胶砂轮的第一安装孔121，伺服电机11 外壳上有用于安装外滑环的第二安装孔112，其中六自由度工业机器人的活动端活动区域覆盖抛光工作台的加工区。

[0008] 抛光工作台包括工作台底座21，工件夹持装置22和三维激光轮廓扫描仪装置23，工作夹持装置22与三维激光轮廓扫描仪装置23均安装在工作台底座21上，工件夹持装置22设置在三维激光轮廓扫描仪装置旁。

[0009] 柔性凝胶砂轮3包括用于驱动柔性凝胶砂轮头33、沿自身轴向移动的凝胶砂轮体32、用于对工件进行加工的柔性凝胶砂轮头33，用于固接凝胶砂轮体32和伺服电机11的中间装置集电滑环31。集电滑环31的内滑环312侧固接砂轮体32，另一侧固接联轴器12，外滑环311固接伺服电机11外壳；柔性凝胶砂轮头外层粘接磨粒层334，形成可与工件待加工表面贴合的柔性凝胶砂轮头。

[0010] 凝胶砂轮体32的工作端安装柔性凝胶砂轮头33，内部圆柱形活塞拉杆324驱动柔性凝胶砂轮头33沿轴向变形，其底端固接集电滑环31，实现第一导线322的同步转动。所述凝胶砂轮体32还包括砂轮壳320、圆柱形活塞拉杆324、凝胶单元阵列，凝胶砂轮体32底端设有与集电滑环31相固接的第一螺纹孔3121，砂轮壳320中部设有第一通孔321。砂轮体32内设有容纳圆柱形活塞拉杆324的轴向通孔323。

[0011] 凝胶单元阵列包括轴向地设置在砂轮壳320内的若干个轴向圆柱孔壳328，每个轴向圆柱孔壳328内设有一个凝胶单元329；

[0012] 凝胶单元329上端安装圆柱形活塞拉杆324，通电后的凝胶单元329带动圆柱形活塞拉杆324，移动的圆柱形活塞拉杆324使得弹性套膜332发生形态变化，实现对复杂工件表面进行抛光。所述凝胶单元329包括多层透明弹性PVC凝胶薄膜3291，所述PVC凝胶薄膜3291之间设有金属电极，所述金属电极包括阳极板3292，阴极板3293。

[0013] 凝胶单元329上设有连接控制柜51和电源的第一导线322，第一导线322穿过轴向圆柱孔壳328上的第二通孔327、砂轮壳320上的第一通孔321，再从砂轮壳320外穿过外滑环311上的第二螺纹孔314,第一导线322穿过外滑环311后的部分，称为第二导线315，第二导线315是柔性凝胶砂轮的控制端。

[0014] 所述柔性凝胶砂轮头33包括弹性套膜332，柔性抛光布333，磨粒层334和卡箍331。当弹性套膜332受到圆柱形活塞拉杆324的拉力时发生形变，使得磨粒层334主动贴合工件加工表面；

[0015] 所述弹性套膜332通过卡箍331安装在凝胶砂轮体32上并保证密封并且与圆柱形活塞拉杆324上的半球面支撑体325保持固接。

[0016] 所述抛光布333一面贴合到弹性套膜固定，随着弹性套膜332的形变而发生改变，另一面通过粘接剂固结磨粒层334。

[0017] 所述磨粒层334通过粘接剂固结在柔性抛光布333上。

[0018] 柔性凝胶砂轮头33、凝胶砂轮体32、集电环31的轴线重合。

[0019] 轴向是指柔性凝胶砂轮头33、凝胶砂轮体32、集电滑环31的轴线方向。

[0020] 优选地，工作台底座21的顶部端面上设有用于安装工件夹持装置22的圆盘211以及用于安装三维激光扫描仪装置23的安装槽212，圆盘211上固装工件夹持装置22，而三维激光扫描仪装置固装在安装槽212内；

[0021] 工件夹持装置22包括装夹台221以及限位螺钉222，所述装夹台221固装在圆盘上，并且装夹台221的上端面作为用于固定工件的夹紧面，且装夹台221的夹紧面从外向内沿径向均匀设置若干条径向沟槽223，且每条径向沟槽均配置一个可与该径向沟槽锁定的限位螺钉222。

[0022] 优选地，三维激光扫描仪装置23包括支架231、激光光源232、固定螺钉233和第三导线234，所述支架231通过固定螺钉安装在工作台底座21上的安装槽内，光源固装在支架231上，第三导线234连接控制柜51。

[0023] 优选地，所述信息系统5包括控制柜51和计算机模块52，所述控制柜包括数据采集模块、数据处理模块。所述三维激光扫描仪装置与数据采集模块的信号输入端电连接，所述数据采集模块的信号输出端与所述计算机模块的信号输入端相连接，所述计算机模块信号的输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连接，所述数据处理模块的信号输出端分别与所述六自由度工业机器人的控制端、柔性凝胶砂轮的控制端、三维激光扫描仪装置的控制端和气泵控制端信号连接或电连接，实现对六自由度工业机器人、柔性凝胶砂轮加工轨迹、加工速度、加工位置和形态的控制，以及对三维激光扫描仪装置的开关控制。

[0024] 利用本发明所述的一种柔性凝胶砂轮对工件的加工方法包括以下步骤：

[0025] 1)将工件放置在装夹装置的夹紧面中心，调整限位螺钉将工件夹紧；

[0026] 2)将柔性凝胶砂轮安装在六自由度工业机器人的活动端，调整凝胶砂轮位置至工件的正上方；

[0027] 3)首先通过三维轮廓激光扫描仪装置对工件进行三维建模，并将其轮廓特征保存至计算机当中，计算机根据其表面光整需求，设定加工设备运行轨迹，设定好其他加工所需的参数，包括加工过程中凝胶砂轮最优位置、形变状态及工件加工时间；

[0028] 4)通过控制柜启动六自由度工业机器人对工件进行加工，此时柔性凝胶砂轮将按照提前设定的参数，以最符合工件表面的加工形态进行主动仿形加工；

[0029] 5)开启气泵，喷嘴对准工件与凝胶砂轮接触面，用于加工过程中的降温；

[0030] 6)达到加工设定时间后，关闭控制柜，取下加工完成后的工件，通过抛光布去除工件表面的材料。

[0031] 本发明的工作原理在于：本发明的主要工作功能在于实现凝胶砂轮对待加工工件不规则表面的主动仿形，完成稳定、高效、高质量的抛光工作。

[0032] 六自由度工业机器人来控制末端的柔性凝胶砂轮来对工件表面进行加工。柔性凝胶砂轮中由于设计有凝胶单元阵列，可通过电压信号强弱控制控制凝胶单元缩短的距离，从而调整附着在凝胶砂轮头部的磨粒层形状，以提高对不同工件表面的加工适应性。

[0033] 本发明的有益效果在于：本发明通过结合六自由度工业机器人和柔性凝胶砂轮对不同特征的加工工件的表面高适应性，可实现对复杂表面的加工。通过计算机连接控制柜，控制柜对加工设备加工时间、加工速度、加工轨迹及凝胶砂轮随加工轨迹形态位置的操控，实现整个加工过程的平稳运行。附图说明

[0034] 图1是本发明总体结构的示意图。

[0035] 图2a是柔性凝胶砂轮固接电机的示意图。

[0036] 图2b是柔性凝胶砂轮固接电机的局部剖视图。

[0037] 图3是本发明柔性凝胶砂轮的示意图。图4是本发明柔性凝胶砂轮的内部结构图。

[0038] 图5是本发明柔性凝胶砂轮的轴向剖视图。

[0039] 图6是本发明柔性凝胶砂轮的凝胶单元变形原理图。

[0040] 图7是本发明柔性凝胶砂轮的凝胶排布示意图。

[0041] 图8a和图8b是本发明柔性凝胶砂轮的加工原理图。

[0042] 图9是本发明工作台的正视图。

[0043] 图10是本发明工作台的俯视图。

[0044] 图11是本发明整体系统运作的流程图。

[0045] 图中标记为：六自由度工业机器人1，伺服电机11，联轴器12；

[0046] 旋转主轴111，第二安装孔112；

[0047] 第一安装孔121；

[0048] 抛光工作台2，工作台底座21，工件夹持装置22，三维激光轮廓扫描仪装置23；

[0049] 圆盘211，安装槽212；

[0050] 装夹台221，限位螺钉222，径向沟槽223；

[0051] 支架231，激光光源232，固定螺钉233，第三导线234；

[0052] 柔性凝胶砂轮3，集电滑环31，凝胶砂轮体32，柔性凝胶砂轮头33；

[0053] 外滑环311，内滑环312；

[0054] 砂轮壳320，第一通孔321，第一导线322，轴向通孔323，圆柱形活塞拉杆324，半球面支撑体325，第一螺纹孔326，第二通孔327，轴向圆柱孔壳328，凝胶单元329；

[0055] 卡箍331，弹性套膜332，柔性抛光布333，磨粒层334；

[0056] PVC凝胶薄膜3291，阳极板3292，阴极板3293；

[0057] 气泵4，气泵软管41，泵体42，软管喷嘴43；

[0058] 信息系统5，控制柜51，计算机模块52；

具体实施方式

[0059] 下面结合附图进一步说明本发明

[0060] 本发明所述的一种柔性凝胶砂轮加工平台，包括：六自由度工业机器人1、用于放置和夹紧工件并对工件进行激光三维扫描的抛光工作台2、用于对工件的复杂表面进行抛光的柔性凝胶砂轮3、气泵4、信息系统5，柔性凝胶砂轮3安装在六自由度工业机器人的活动端；

[0061] 气泵4的喷嘴对准工件，在柔性凝胶砂轮3对工件表面抛光时进行降温，抛光工作完成后对工件表面的残余附着材料进行去除；

[0062] 信息系统5包括控制柜51、计算机模块52，与六自由度工业机器人1、柔性凝胶砂轮3、三维激光轮廓扫描仪装置23信号连接，用于控制工件夹持装置22、柔性凝胶砂轮3工作以对工件进行加工。

[0063] 所述六自由度工业机器人的底部固接到抛光工作台旁的地面上，其活动端固接伺服电机11，伺服电机11的旋转主轴111固接联轴器12，联轴器12上设置有用于安装柔性凝胶砂轮的第一安装孔121，伺服电机11外壳上有用于安装外滑环的第二安装孔112，其中六自由度工业机器人的活动端活动区域覆盖抛光工作台的加工区。

[0064] 所述抛光工作台包括工作台底座21，工件夹持装置22和三维激光轮廓扫描仪装置23，工作夹持装置22与三维激光轮廓扫描仪装置23均安装在工作台底座21上，工件夹持装置22设置在三维激光轮廓扫描仪装置旁。

[0065] 所述工作台底座21的顶部端面上设有用于安装工件夹持装置22的圆盘211以及用于安装三维激光扫描仪装置的安装槽212，圆盘211上固装工件夹持装置22，而三维激光扫描仪装置固装在安装槽212内。

[0066] 所述工件夹持装置22包括装夹台221以及限位螺钉222，所述装夹台221固装在圆盘上，并且装夹台221的上端面作为用于固定工件的夹紧面，且装夹台221的夹紧面从外向内沿径向均匀设置若干条径向沟槽223，且每条径向沟槽均配置一个可与该径向沟槽锁定的限位螺钉222。

[0067] 所述三维激光扫描仪装置23包括支架231、激光光源232、固定螺钉233和第三导线234，所述支架231通过固定螺钉安装在工作台底座21上的安装槽内，光源固装在支架231上，第三导线234连接控制柜51。

[0068] 所述柔性凝胶砂轮3包括用于驱动柔性凝胶砂轮头33、沿自身轴向移动的凝胶砂轮体32、用于对工件进行加工的柔性凝胶砂轮头33，用于固接凝胶砂轮体32和伺服电机11的中间装置集电滑环31。集电滑环31的内滑环312侧固接砂轮体32，另一侧固接联轴器12，外滑环311固接伺服电机11外壳；柔性凝胶砂轮头外层粘接磨粒层334，二者形成可与工件待加工表面贴合的柔性凝胶砂轮头。

[0069] 所述凝胶砂轮体32的工作端安装柔性凝胶砂轮头33，内部圆柱形活塞拉杆324用于驱动柔性凝胶砂轮头33沿轴向变形；其底端固接集电滑环31，用于实现第一导线322的同步转动。所述凝胶砂轮体32还包括砂轮壳320、圆柱形活塞拉杆324、凝胶单元阵列，凝胶砂轮体32底端设有与集电滑环31相固接的第一螺纹孔3121，砂轮壳320中部设有第一通孔321。砂轮体32内设有容纳圆柱形活塞拉杆324的轴向通孔323。

[0070] 所述砂轮壳320主要起保护内部结构、支撑等作用。

[0071] 凝胶单元阵列包括轴向地设置在砂轮壳320内的若干个轴向圆柱孔壳328，每个轴向圆柱孔壳328内设有一个凝胶单元329；

[0072] 所述凝胶单元329是一种通过施加电极，由阳极正电子与凝胶内负电子间的静电吸引力诱发，导致凝胶基体形变的智能驱动器。所述凝胶单元329上端安装圆柱形活塞拉杆324，通电后的凝胶单元329带动圆柱形活塞拉杆324，移动的圆柱形活塞拉杆324使得弹性套膜332发生形态变化，进而可以实现对复杂工件表面进行抛光。所述凝胶单元329包括多层透明弹性PVC凝胶薄膜3291，所述PVC凝胶薄膜3291之间设有金属电极，所述金属电极包括阳极板3292，阴极板3293。

[0073] 所述PVC凝胶薄膜3291选用聚氯乙烯PVC(Poly Vinyl Chloride)凝胶(聚合度为3200)，增塑剂选用DBA(Dibutyl Adipate)。将PVC粉末混入一定比例的DBA中(重量比率为
1:4)，并混入氧杂环戊烷THF(Tetra-Hydro-Furan)溶液中，并将上述混合物共同注入培养皿，在常温下随着THF的蒸发，形成一层轻质柔性的透明弹性PVC凝胶薄膜。所述PVC凝胶薄膜3291是一种电活性聚合物，在其两侧施加电极，可使PVC凝胶由阳极与附近凝胶内部负电子在Maxwell作用力诱发下导致基体形变。在其两侧施加电极，通过控制其输入电压，可使得凝胶单元具有轴向的缩短量，缩短量由通电电压强弱控制。基于PVC凝胶上述特性，为了使凝胶具备更为理想的力学效果，可将阴极板3293设计于凝胶薄膜3291内层，在PVC凝胶薄膜3291上下两层设计阳极板3292，并进行多层排布。所述阳极板3292和阴极板3293采用柔性导电电极，如石墨烯薄膜电极，金属薄膜电极等，厚度为数微米～数百微米。

[0074] 所述集电滑环31是一种模块化产品，可以用在任何要求连续旋转的同时，又需要从固定位置到旋转位置传输电源和信号的机电系统中，可以简化系统结构，避免导线在旋转过程中造成扭伤。所述集电滑环31包括内滑环312、外滑环311。当进行抛光工作时，所述内滑环312的一端通过固结装置121固接到联轴器12，另一端通过第一螺纹孔326连接凝胶砂轮体32，实现三者的同步旋转。所述外滑环则保持相对静止，与自动化设备机架相固连。集电滑环的主要作用是使得本发明所需导线一段跟随柔性凝胶砂轮进行旋转，另一段则保持静止，解决本发明的通电难题。

[0075] 凝胶单元329上设有连接控制柜51和电源的第一导线322，第一导线322穿过轴向圆柱孔壳328上的第二通孔327、砂轮壳320上的第一通孔321，再从砂轮壳320外穿过外滑环311上的第二螺纹孔314,。第一导线322穿过外滑环311后的部分，称为第二导线315，第二导线315是柔性凝胶砂轮的控制端。

[0076] 所述柔性凝胶砂轮头33包括弹性套膜332，柔性抛光布333，磨粒层334和卡箍331。当弹性套膜332受到圆柱形活塞拉杆324的拉力时发生形变，使得磨粒层334主动贴合工件加工表面，经过微调可完成高效的自动化抛光工作。

[0077] 所述弹性套膜332通过卡箍331安装在凝胶砂轮体32上并保证密封并且与圆柱形活塞拉杆324上的半球面支撑体325保持固接。

[0078] 所述抛光布一面贴合到弹性套膜固定，随着弹性套膜的形变而发生改变，另一面通过粘接剂固结磨粒层334。

[0079] 所述磨粒层334通过粘接剂固结在柔性抛光布333上。

[0080] 柔性凝胶砂轮头33、凝胶砂轮体32、集电环31的轴线重合。

[0081] 本发明所称的轴向是指柔性凝胶砂轮头33、凝胶砂轮体32、集电滑环31的轴线方向。

[0082] 所述气泵4包括气泵软管41，泵体42，软管喷嘴43。用于加工过程中工件的降温和加工完成后工件表面参与附着材料的去除。

[0083] 所述气泵软管41上固接一定口径的软管喷嘴43，软管喷嘴设置于抛光工作台上的支架上，使软管喷嘴可调整位置对准待加工表面进行喷出压缩气体进行降温。

[0084] 所述信息系统5包括控制柜51和计算机模块52，所述控制柜包括数据采集模块、数据处理模块。所述三维激光扫描仪装置与数据采集模块的信号输入端电连接，所述数据采集模块的信号输出端与所述计算机模块的信号输入端相连接，所述计算机模块信号的输出端与所述数据处理模块的信号输入端电连接，所述数据处理模块的信号输出端分别与所述六自由度工业机器人的控制端、柔性凝胶砂轮的控制端、三维激光扫描仪装置的控制端和气泵控制端信号连接或电连接，实现对六自由度工业机器人、柔性凝胶砂轮加工轨迹、加工速度、加工位置和形态的控制，以及对三维激光扫描仪装置的开关控制。

[0085] 开始进行抛光工作前，确保半球面支撑体325固接弹性套膜。当进行抛光工作时，通过对所加工工件的表面进行预先轨迹模拟仿真，得出所需砂轮最适抛光形态，通过调节外部控制模块来调节凝胶单元329的输入电压，使得凝胶单元阵列不同位置的凝胶单元329有相对应的缩短量，因其形变从而导致不同位置的圆柱形活塞拉杆324沿轴向有相应的位移，通过传递给半球面支撑体325使得弹性套膜332发生弹性形变，改变砂轮头333形态，使得磨粒层334可更好地贴合被加工表面，实现高效的抛光工作。

[0086] 利用一种柔性凝胶砂轮加工平台对工件的加工方法，包括以下步骤：

[0087] 1)将待加工的工件放置在装夹装置的夹紧面中心，调整限位螺钉将待加工的工件夹紧；

[0088] 2)将柔性凝胶砂轮安装在六自由度工业机器人的活动端，调整凝胶砂轮位置至待加工工件的正上方；

[0089] 3)首先通过三维轮廓激光扫描仪装置工件进行三维建模，并将其轮廓特征保存至计算机当中，计算机根据其表面光整需求，设定加工设备运行轨迹，设定好其他加工所需的参数，包括加工过程中凝胶砂轮最优位置、形变状态及工件加工时间；

[0090] 4)通过控制柜启动六自由度工业机器人对工件进行加工，此时柔性凝胶砂轮将按照提前设定的参数，以最符合工件表面的加工形态进行主动仿形加工；

[0091] 5)开启气泵，喷嘴对准工件与凝胶砂轮接触面，用于加工过程中的降温；

[0092] 6)达到加工设定时间后，关闭控制柜，取下加工完成后的工件，通过抛光布去除工件表面的材料。

[0093] 本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也包括本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

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