能成！

機(jī)器人拋光技術(shù)被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代工業(yè)制造中，通常作為最終的精加工工序來改善零部件表面的質(zhì)量。隨著航空航天、能源動力、電子信息等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對高端零部件的需求也日益迫切，涌現(xiàn)出了一大批對性能指標(biāo)要求苛刻的精密復(fù)雜曲面零件，此類高端零件往往對其表面完整性的要求極高。目前，大多表面具有高完整性的復(fù)雜曲面零件仍采用人工拋光技術(shù)來加工，但受限于工人的技能水平、疲勞程度和專注度等因素，難以保證拋光表面質(zhì)量的一致性。

機(jī)器人加工系統(tǒng)具有加工靈活性強(qiáng)、自動化程度高和加工成本低等特點(diǎn)，在復(fù)雜曲面零件的加工制造過程中具備明顯優(yōu)勢，也是發(fā)展機(jī)械制造領(lǐng)域新質(zhì)生產(chǎn)力的重要工具。

機(jī)器人拋光加工的基本思路是在機(jī)器人末端安裝專用拋光裝置，依據(jù)拋光工具的形狀和去除能力規(guī)劃拋光路徑和進(jìn)給率，結(jié)合轉(zhuǎn)速、下壓力等參數(shù)調(diào)控實(shí)現(xiàn)不同零件表面的拋光制備。然而，傳統(tǒng)6自由度串聯(lián)結(jié)構(gòu)的工業(yè)機(jī)器人存在定位精度低、剛度性能差、運(yùn)動耦合性強(qiáng)等問題，難以維持拋光工具與零件表面實(shí)時、穩(wěn)定的接觸狀態(tài)，極易造成材料去除量分布不均和表面波紋度增大。

而機(jī)器人力控精密拋光技術(shù)是將機(jī)器人拋光技術(shù)拓展應(yīng)用到表面完整性高的復(fù)雜曲面零件制造過程的有效途徑。隨著智能制造技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)研究人員搭建了具備力覺感知和控制能力的機(jī)器人拋光加工系統(tǒng)，在機(jī)器人拋光系統(tǒng)的接觸力控制、運(yùn)動規(guī)劃和參數(shù)優(yōu)化等方面開展了大量研究，為機(jī)器人精密拋光加工奠定了基礎(chǔ)。

機(jī)器人拋光接觸力控制技術(shù)

拋光工具與零件間的接觸狀態(tài)受拋光接觸力直接影響，隨著接觸力增大，加工接觸區(qū)的面積和接觸應(yīng)力都會增大，而穩(wěn)定、理想的材料去除過程需要嚴(yán)格控制拋光接觸力的大小。受制于機(jī)器人本體定位誤差／自激振動、拋光工具自旋振動等因素的影響，機(jī)器人末端拋光工具往往難以維持與零件表面緊密、穩(wěn)定的貼合。

如圖下(a)所示，尤其在復(fù)雜曲面零件的拋光過程中，零件表面曲率的變化將導(dǎo)致不同位置處的接觸狀態(tài)存在差異，拋光后表面往往會出現(xiàn)欠切、過切等材料去除不均問題，使得零件表面粗糙度和波紋度增大。

拋光接觸力控制技術(shù)是保障材料去除均勻性的有效途徑，其控制系統(tǒng)一般選取拋光接觸力作為控制變量，使用具備位置修調(diào)能力的力控執(zhí)行器作為被控對象，結(jié)合拋光場景和加工需求設(shè)計(jì)適宜的力控制器。按照力控執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)差異，將力控拋光系統(tǒng)劃分為基于機(jī)器人本體的力控系統(tǒng)和基于末端執(zhí)行器的力控系統(tǒng)。前者通過調(diào)節(jié)機(jī)器人的關(guān)節(jié)力矩／位置實(shí)現(xiàn)末端拋光工具接觸力的輸出，后者將機(jī)器人用于位置控制，力控調(diào)節(jié)過程依賴于機(jī)器人末端掛載的具備自驅(qū)動能力的拋光裝置，2種接觸力控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分別如下圖(b) 和下圖(c)所示。

機(jī)器人拋光運(yùn)動規(guī)劃技術(shù)

機(jī)器人拋光運(yùn)動軌跡規(guī)劃和機(jī)器人加工位姿優(yōu)化是保障零件表面加工質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)。拋光接觸力控制技術(shù)能維持理想的接觸狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上，拋光路徑對零件曲面的覆蓋均勻性和沿路徑的駐留時間適配性是進(jìn)一步保障材料去除均勻性的關(guān)鍵因素，不當(dāng)?shù)膾伖饴窂叫螤?、間距和進(jìn)給速度，會在零件表面留下大量拋光加工紋理和高低起伏的中頻形貌誤差，從而降低零件的使役性能，同時拋光路徑規(guī)劃結(jié)果也會對拋光機(jī)器人運(yùn)動的平穩(wěn)性造成直接影響。進(jìn)一步地，機(jī)器人的運(yùn)動誤差和關(guān)節(jié)劇烈運(yùn)動會對力控制的穩(wěn)定性和拋光材料去除的準(zhǔn)確性產(chǎn)生不同程度的影響。

現(xiàn)有研究通過考慮材料去除均勻性和準(zhǔn)確性，基于接觸狀態(tài)模型和材料去除模型規(guī)劃適應(yīng)于零件曲面信息的拋光路徑，結(jié)合機(jī)器人運(yùn)動學(xué)和動力學(xué)特性對拋光過程的影響，從誤差標(biāo)定與補(bǔ)償、加工姿態(tài)優(yōu)化、機(jī)器人本體構(gòu)形再設(shè)計(jì)等方面，提升拋光機(jī)器人的運(yùn)動精度及光順性，最終實(shí)現(xiàn)精密拋光加工。

機(jī)器人拋光工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)

工藝參數(shù)優(yōu)化技術(shù)是提高機(jī)器人拋光后零件表面完整性和加工效率的主要手段，同時也是機(jī)器人自動化拋光系統(tǒng)的一項(xiàng)關(guān)鍵任務(wù)。從微觀角度看，拋光過程中磨料受到拋光壓力的作用被壓入零件表面，同時在工具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動和進(jìn)給運(yùn)動共同驅(qū)動下與零件表面發(fā)生相對運(yùn)動，進(jìn)而不斷發(fā)生刮擦、撞擊等相互作用實(shí)現(xiàn)材料去除，經(jīng)過一定次數(shù)的反復(fù)拋光，最終的零件表面形貌具有不同程度的中頻波紋度和高頻粗糙度等特征。

針對機(jī)器人精密拋光制造的需求，應(yīng)面向拋光去除過程的穩(wěn)定性，限定拋光壓力、工具轉(zhuǎn)速、工具進(jìn)給和拋光次數(shù)等工藝參數(shù)的許用區(qū)間，通過建立不同工藝參數(shù)下的表面粗糙度建立預(yù)測機(jī)制，考慮表面粗糙度和表面波紋度約束，建立效率最優(yōu)的機(jī)器人拋光工藝參數(shù)規(guī)劃方法。在此基礎(chǔ)上，綜合考慮前道工序劃痕和磨料的磨損因素，建立具備在線監(jiān)測能力的智能工藝控制系統(tǒng)。

機(jī)器人力控精密拋光技術(shù)是智能制造領(lǐng)域重要的組成部分，目前被逐漸應(yīng)用到航空葉片、光學(xué)元件、反射鏡等零件的精密拋光過程，用以提高加工效率和降低加工成本。

參考來源：

[1]王英鵬等．機(jī)器人力控精密拋光技術(shù)研究進(jìn)展

[2]郭東明．高性能制造

[3]孫玉文等．復(fù)雜曲面的測量加工一體化