隨著人工作業(yè)效率低下、工業(yè)自動(dòng)化不斷深入發(fā)展，傳統(tǒng)人工方式逐漸被拋光打磨機(jī)器人替代。打磨在制造業(yè)中是一道十分普遍的基本工序。數(shù)據(jù)顯示，2022年我國(guó)拋光打磨機(jī)器人市場(chǎng)規(guī)模達(dá)96.1億元，同比增長(zhǎng)18.7%，其中汽車(chē)、3C電子行業(yè)的占比排名前二，分別占比18.9%和19.5%。未來(lái)，在制造業(yè)自動(dòng)化需求持續(xù)釋放的態(tài)勢(shì)下，機(jī)器人打磨這一“潛力股”有望拓展更多用武之地。

       但是，相較其他工藝而言，打磨對(duì)機(jī)器人的接觸力控制、軌跡規(guī)劃等技術(shù)有著較高要求，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的門(mén)檻相對(duì)較高。

PART 01  難點(diǎn)

常見(jiàn)的難點(diǎn)

對(duì)力控能力要求高打磨拋光本身的工藝難度很高，對(duì)機(jī)器人綜合的力控性能要求也特別高；

方案通用性低大多數(shù)自動(dòng)化方案工藝測(cè)試調(diào)試周期長(zhǎng)，通用程度過(guò)低，無(wú)法覆蓋不同的細(xì)分場(chǎng)景，限制了自動(dòng)化的價(jià)值；

缺少可靠硬件由于缺少高可靠性的硬件設(shè)備，打磨拋光往往也是最消耗機(jī)器人本體及周邊設(shè)備使用壽命的一種應(yīng)用。

面對(duì)這一系列難啃的“硬骨頭”，經(jīng)過(guò)多年的案例實(shí)踐與技術(shù)積累，中科深谷已形成成熟的柔性智能力控打磨解決方案。

PART 02   解決方案

       中科深谷以開(kāi)源六軸協(xié)作機(jī)器人、六維力傳感器、浮動(dòng)打磨頭與曲面模塊為基礎(chǔ)，采用柔順控制與在線軌跡規(guī)劃功能，實(shí)時(shí)調(diào)整軌跡，自適應(yīng)曲率變化，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的恒力曲面打磨效果。

1、基于視覺(jué)的打磨軌跡規(guī)劃：3D視覺(jué)識(shí)別出待打磨的位置，在線計(jì)算機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡，然后把軌跡發(fā)給機(jī)械臂控制器，執(zhí)行對(duì)應(yīng)的軌跡運(yùn)動(dòng)。

2、基于六維力傳感器恒力打磨

恒力打磨控制算法

恒力控制效果對(duì)比

3、高精度協(xié)作機(jī)械臂軌跡跟蹤控制：近年來(lái)，中科深谷一直研究、測(cè)試機(jī)器人與環(huán)境接觸場(chǎng)景下的曲面跟蹤算法，并逐漸將其轉(zhuǎn)化成機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行軌跡學(xué)習(xí)的技術(shù)。

       借由力控，自適應(yīng)機(jī)器人可以很輕易地跟隨隨機(jī)的復(fù)雜曲面，自動(dòng)記錄軌跡和壓力狀態(tài)，并利用自學(xué)習(xí)出來(lái)的控制策略執(zhí)行打磨任務(wù)。

高精度協(xié)作機(jī)器臂軌跡跟蹤控制器

4、曲面貼合能力：應(yīng)用全身力控的方式，恒力曲面打磨機(jī)器人可以很完美地進(jìn)行實(shí)時(shí)曲面貼合，這也是實(shí)現(xiàn)曲面打磨應(yīng)用的最核心技術(shù)之一。尤其是對(duì)于復(fù)雜的、大曲率的曲面，機(jī)器人也可以如同人手一般緊密貼合。

PART 03   產(chǎn)品特點(diǎn)

1、開(kāi)源成熟工業(yè)機(jī)械臂產(chǎn)品為實(shí)驗(yàn)載體，支撐機(jī)器人建模仿真、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)及控制、機(jī)器人動(dòng)力學(xué)及控制等教學(xué)實(shí)驗(yàn)，以及科研領(lǐng)域的算法驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)和打磨等高級(jí)應(yīng)用的控制實(shí)驗(yàn)等；

2、控制器采用 CSPACE 進(jìn)行開(kāi)發(fā)，采用EtherCAT實(shí)時(shí)工業(yè)總線，控制周期可以小到 1ms。CSPACE 操作系統(tǒng)版硬件基于ARM Cortex-A55，性能優(yōu)良，運(yùn)算能力強(qiáng)，采用 Matlab/Simulink 軟件進(jìn)行編程開(kāi)發(fā)，可以更好更快地研究高級(jí)自動(dòng)控制算法；

3、提供柔順控制開(kāi)源算法，包括柔順控制基礎(chǔ)知識(shí)和實(shí)驗(yàn)，基于位置和阻抗 / 導(dǎo)納控制算法，柔順拖動(dòng)算法，參數(shù)辨識(shí)，恒力控制，最速微分跟蹤控制器等實(shí)驗(yàn)；

4、完善的系統(tǒng)開(kāi)放性及定制能力，豐富的軟硬件接口；

5、提供豐富的應(yīng)用場(chǎng)景：?jiǎn)伪鄄僮?，柔順控制，力控裝配，智能示教，柔順拖動(dòng)等；

6、采用高精度六維力傳感器，支持高級(jí)動(dòng)力學(xué)、系統(tǒng)代碼開(kāi)源。

主要應(yīng)用場(chǎng)景

新能源汽車(chē)零部件、金屬加工、工程機(jī)械、軍工、鑄件壓鑄件等。

PART 04   結(jié)語(yǔ)

       開(kāi)源恒力曲面打磨機(jī)器人利用機(jī)器人和AI技術(shù)幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)高品質(zhì)、高可靠性的自動(dòng)化智能生產(chǎn)已成為現(xiàn)實(shí)！改善磨拋行業(yè)操作工人的工作條件，打造磨拋行業(yè)的智能制造新生態(tài)正在逐步實(shí)現(xiàn)！

       未來(lái)，中科深谷將持續(xù)研發(fā)創(chuàng)新，將工業(yè)等產(chǎn)業(yè)裝備的硬件、軟件、算法等開(kāi)源開(kāi)放出來(lái)，秉持開(kāi)源開(kāi)放、技術(shù)創(chuàng)新，產(chǎn)學(xué)研用通力融合，努力推動(dòng)人工智能·機(jī)器人技術(shù)的高速發(fā)展及產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。