Page 233 - 零件加工技术与智能化发展

第六章 零件加工智能化发展

产生的接触轨迹和运动方向，预测并调整未来采样时刻控制模型中的期望轨迹，
仿真表明，该算法提高了机器人对位置环境的适应能力；Kazuo KIGUCHI 设计
了一种自适应模糊神经力 / 位置的智能机械手，能够对信息未知的工件进行毛刺

的清理，通过仿真验证了该智能控制的有效性；R J KUO 介绍了一个模具自动抛
光加工的专家系统，使用多个视觉传感器来捕捉图像，并通过输入抛光加工的表
面粗糙度，产生抛光工艺过程规划，并能仿真加工过程表面质量的变化。
2. 末端执行器

末端执行器安装在机器人手腕端部，用于安装打磨头或者夹持工具。末端执
行器不仅能够提高整体结构刚度，而且还能自动补偿位置误差与适应各种形状的
几何表面，因此决定着工件表面打磨的加工质量。一般来说，打磨头可以分为软

性和硬性两种，软性打磨工具可以降低位置误差对工件产生的冲击力，硬性打磨
工具的加工效率较高，且波纹度的效果好，但是打磨质量比软性打磨工具的低。
加拿大魁北克水电局研制了一种名为 Scompi 的水轮机修复专用机器人，它能够
在管道和密闭空间等人力很难达到的地方作业，可以在水轮机机坑内对水轮机叶
片进行修补平整和打磨等工作；韩国的 KiJUNG KIM 等人针对船体钢板焊后残

留的不平整焊缝而设计的一种吸附式打磨机器人，通过可靠的吸附在船体表面，
并操作末端执行器对焊缝完成打磨工作；日本的 Min Ki LEE 开发了一种混合型
机械手，基于几何约束解出逆运动学方程和雅克比矩阵来实现实时控制，力控制

用于测量螺旋桨叶片表面，位置控制则用来计算打磨去除深度，实验结果表明采
用该机械手可以减小测量和打磨过程中的误差；国内东北大学研究人员针对固体
火箭发动机壳体内壁绝热层打磨而设计的专用打磨机器人，该设备由打磨头、四
自由度关节机械手以及有轨式移动底座组成，通过导轨式底座与机械手的位姿来
调整打磨头的位姿和位置，从而实现对整个筒壁进行高效打磨。

3. 控制策略
打磨机器人的核心为力控制技术，通过控制加工轨迹和打磨工具末端的力来
保证打磨质量。打磨机器人的控制策略分两种：阻抗控制和力 / 位控制。阻抗控

制根据机器人端部的位置（或速度）和端部作用力之间的关系，通过调整反馈位
置误差、速度误差或刚度来控制力。在打磨过程中，为了减少外力对加工精度的
影响，在具有位置约束的法向应用较大的阻抗，而在切向进给方向，为使刀具进
给时能适应毛刺大小的变化而应用较小的阻抗。应用阻抗控制需要有末端执行器

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