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打磨拋光機器人超級精細
閱讀:377 發(fā)布時間:2022-11-7精確的加工操作,如倒角和圓角的特點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,如預先編程的位置或力控制,沒有調整,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框架,能夠拋光廣泛的材料,包括硬金屬如鈦使用協(xié)作機器人。研究者提出了一種基于阻抗控制的迭代學習控制器,在每次迭代中同時調整位置和力來調節(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知識。
此外,研究者提出了一種新的基于Lissajous曲線的復雜圓角刀具軌跡生成數(shù)學模型。在完成任務如倒角和切片使用一個協(xié)作工業(yè)機器人來驗證新的框架進行了試驗。表面粗糙度和輪廓測量表明,研究者的自適應控制器可以獲得良好的拋光輸出在各種材料,如鈦,鋁,木材。
拋光打磨機器人的研究在噴漆、碼垛和焊接等工業(yè)應用方面取得了顯著進展。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。盡管機器人技術有許多進步,但涉及與人類擅長的環(huán)境進行物理交互的任務對機器人自主執(zhí)行具有內(nèi)在的挑戰(zhàn)。
人類操作者為補償不穩(wěn)定性而表現(xiàn)出的微妙的位置和力適應不能僅通過預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%的拋光任務仍然主要依賴于熟練操作人員。盡管有增長,機器人整理占目前的機器人應用不到1%。
這是由于幾個因素,例如機器人金屬加工在表面光潔度、精度上仍不如手工操作,以及機器人本身的編程困難。當涉及到中小企業(yè)(SME)時,這些問題更加惡化,因為他們處理的高混合低批量零件。用于拋光的機器人在執(zhí)行過程中需要高度的依從性來控制最終的輸出。因此,需要一種自適應交互控制來實現(xiàn)期望的輪廓幾何和表面粗糙度,這可以通過特殊的順應工具(如宏-微系統(tǒng))或基于控制算法的順應性來實現(xiàn)。
在使用特殊順從工具的交互控制中,末端執(zhí)行器通??梢匝a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,刀具的過度順應性將降低拋光期間的剛度,并使輪廓跟蹤的準確性降低。為了使用控制算法實現(xiàn)交互任務,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,位置通常沿表面調節(jié),而力通常在法向控制。機械手的力控制策略和混合位置和力控制已廣泛應用于包括去毛刺、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)作機器人和數(shù)學模型生成填充刀具路徑。