机器人力补偿与主动柔顺力控在打磨中的应用思考

无锡盈连科技

打磨是一种表面改性的工艺技术，应用非常广泛。常规的打磨方案采用人工打磨，生产效率低，工作周期长，而且精度不高，产品均一性差。传统的人工去毛刺噪音大，速度慢，打磨的同时会产生很大的粉尘，对人的健康也会造成很大危害。

目前国内大部分工件去毛刺加工作业大多采用手工，或者使用手持气动，电动工具进打磨，研磨，锉等方式进行去毛刺加工，容易导致产品不良率上升，效率低下，加工后的产品表面粗糙不均匀等问题。传统的人工去毛刺已经满足不了现代化工业生产的需要。

近年来越来越多的厂家开始使用机器人安装电动或气动工具进行自动化打磨。机器人去毛刺的方案普通有两种形式，一是机器人装载加工主轴，工件固定，二是机器人抓取工件，加工主轴固定，两种方式都是目前比拟主流的方案。

手持打磨比较，机器人去毛刺能有效提高生产效率，降低成本，提高产品良率，但是由于机械臂刚性，定位误差等其他因素，采用机器人夹持电动，气动产品去毛刺针对不规则毛刺处理时容易出现断刀或者对工件造成损坏等情况发生。而且传统的铸件清理技术采用位置控制原理，因需要尽可能精确地确定机器人运行路径，编程工作复杂而耗时。传统技术尽管在理论上可获得恒定的研磨抛光质量，然而事实并不尽如人意，加工后的铸件往往前后品质不一，公差各不相同，难以获得稳定的工艺效果。

机器人在完成一些与环境存在力作用的任务时，比如打磨、装配，单纯的位置控制会由于位置误差而引起过大的作用力，从而会伤害零件或机器人。机器人在这类运动受限环境中运动时，往往需要配合力控制来使用。

位置控制下，机器人会严格按照预先设定的位置轨迹进行运动。若机器人运动过程中遭遇到了障碍物的阻拦，从而导致机器人的位置追踪误差变大，此时机器人会努力地“出力”去追踪预设轨迹，最终导致了机器人与障碍物将巨大的内力。而在力控制下，以控制机器人与障碍物间的作用力为目标。当机器人遭遇障碍物时，会智能地调整预设位置轨迹，从而消除内力。

基于力控的打磨抛光机器人能够实现高效率、高质量的自动化打磨，是替代人工打磨的行之有效的解决方案。机器人力控打磨分为以下三种方式：六维力、直驱、主动柔顺力控。

六维力力控方式是由六维力传感器感知力的信号并传递给机器人控制器，机器人控制器通过力控算法，控制机械臂六个关节的动作来保证垂直于工件表面的接触力恒定。优点：可做拖曳示教，装配，打磨；缺点：1、整体的机械响应速度慢，无法满足大部分场景的打磨工艺需求。2、调试难度高。

其次直驱力控方式的原理，是通过协作机器人各个关节采用直流电机驱动，电流与转矩成正比，从而控制电流的大小进而实现力控。优点：防碰撞，拖曳示教；缺点：运动速度慢，力控精度低。

主动柔顺力控是近年来实现突破的新技术，原理是机器人末端集成具备感知、控制与执行的智能第七轴，可自动识别机械臂的位置姿态及工具与工件间的接触状态。这种力控方式避开了六维力和直驱两种力控方式的缺点，可以独立的控制系统，不依赖于任何机器人，可适配任何种类的打磨工具，响应速度快。

盈连科技自主研发了力位柔顺补偿器和其配套的力控打磨设备，创始人为国家力控标准起草小组成员，源于在国家重点力学实验室的积累，多年的厚积薄发，率先打破了国外垄断，在响应速度和精度与国外高端产品相同的情况下价格仅为其1/3。其次，在后期使用费用方面，国外产品需要至少半年返回原厂维护保养一次，而盈连科技的产品可连续使用五年内，无需维护；同时，在集成度方面，盈连科技独有的双向力控可以可兼具两种打磨工艺，响应速度为毫秒级，精度在1N以内。

盈连科技力控设备已在乐器类（古筝、小提琴和吉他）、民用类（桌、椅、木门）、金属类（门把手、焊缝）和铸造类器件合膜线等十几个场景深度落地，客户包括全球最大代工厂，全球最大机器人厂商。

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2020年9月15日-19日，第二十二届中国国际工业博览会（简称"中国工博会"）将于在国家会展中心（上海）举行。盈连科技将携多个机器人力控及智能打磨工具/方案参展，观展请移步７.１H馆。

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盈连科技将在本届工博会上为大家展示主打核心产品-力位补偿器FDC，解决了机器人打磨行业的针对力位控制问题，适用于多数打磨应用场景。

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