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打磨拋光機(jī)器人超級精細(xì)
閱讀：342 發(fā)布時間：2022-11-7精確的加工操作，如倒角和圓角的特點(diǎn)是相對低的接觸力和低材料去除。對于這種工藝，傳統(tǒng)的自動化方法，如預(yù)先編程的位置或力控制，沒有調(diào)整，不適合獲得高精度的表面精加工。因此，拋光工作仍主要由熟練的操作人員手工完成。
在該研究中，研究者提出了一個自適應(yīng)框架，能夠拋光廣泛的材料，包括硬金屬如鈦使用協(xié)作機(jī)器人。研究者提出了一種基于阻抗控制的迭代學(xué)習(xí)控制器，在每次迭代中同時調(diào)整位置和力來調(diào)節(jié)拋光過程。所提出的控制器可以跟蹤所需的輪廓，而無需任何拋光不同材料所需的力的先驗(yàn)知識。
此外，研究者提出了一種新的基于Lissajous曲線的復(fù)雜圓角刀具軌跡生成數(shù)學(xué)模型。在完成任務(wù)如倒角和切片使用一個協(xié)作工業(yè)機(jī)器人來驗(yàn)證新的框架進(jìn)行了試驗(yàn)。表面粗糙度和輪廓測量表明，研究者的自適應(yīng)控制器可以獲得良好的拋光輸出在各種材料，如鈦，鋁，木材。
拋光打磨機(jī)器人的研究在噴漆、碼垛和焊接等工業(yè)應(yīng)用方面取得了顯著進(jìn)展。由于末端執(zhí)行器與環(huán)境的交互作用可以忽略，這些任務(wù)可以使用簡單的基于位置或基于力的控制策略來執(zhí)行。盡管機(jī)器人技術(shù)有許多進(jìn)步，但涉及與人類擅長的環(huán)境進(jìn)行物理交互的任務(wù)對機(jī)器人自主執(zhí)行具有內(nèi)在的挑戰(zhàn)。
人類操作者為補(bǔ)償不穩(wěn)定性而表現(xiàn)出的微妙的位置和力適應(yīng)不能僅通過預(yù)先編程的位置或力控制策略來捕捉。因此，行業(yè)中占總制造時間50%的拋光任務(wù)仍然主要依賴于熟練操作人員。盡管有增長，機(jī)器人整理占目前的機(jī)器人應(yīng)用不到1%。
這是由于幾個因素，例如機(jī)器人金屬加工在表面光潔度、精度上仍不如手工操作，以及機(jī)器人本身的編程困難。當(dāng)涉及到中小企業(yè)(SME)時，這些問題更加惡化，因?yàn)樗麄兲幚淼母呋旌系团苛慵Ｓ糜趻伖獾臋C(jī)器人在執(zhí)行過程中需要高度的依從性來控制最終的輸出。因此，需要一種自適應(yīng)交互控制來實(shí)現(xiàn)期望的輪廓幾何和表面粗糙度，這可以通過特殊的順應(yīng)工具(如宏-微系統(tǒng))或基于控制算法的順應(yīng)性來實(shí)現(xiàn)。
在使用特殊順從工具的交互控制中，末端執(zhí)行器通常可以補(bǔ)償不同軸上的力誤差。柔性工具可以是被動的，也可以是主動工具，以保持所需的接觸力。被動柔性工具通常依靠工具本身的順應(yīng)性來維持法向接觸力，而主動柔性工具則依靠閉環(huán)力控制系統(tǒng)來修正力的誤差。
此外，刀具的過度順應(yīng)性將降低拋光期間的剛度，并使輪廓跟蹤的準(zhǔn)確性降低。為了使用控制算法實(shí)現(xiàn)交互任務(wù)，通常會部署混合位置和力控制器或阻抗控制器。在表面精加工的混合位置和力控制中，位置通常沿表面調(diào)節(jié)，而力通常在法向控制。機(jī)械手的力控制策略和混合位置和力控制已廣泛應(yīng)用于包括去毛刺、拋光和磨削在內(nèi)的精加工過程。
該研究的主要貢獻(xiàn)包括基于固定阻抗的魯棒ILC跟蹤位置和隱式控制力以拋光各種材料，包括鈦等硬金屬，使用協(xié)作機(jī)器人和數(shù)學(xué)模型生成填充刀具路徑。