不同于常見的工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)化應(yīng)用，研磨自動(dòng)化一直是一項(xiàng)技術(shù)難題。
憑借多年來在機(jī)器人技術(shù)方面的持續(xù)突破及對(duì)工藝場(chǎng)景的深刻理解，非夕為研磨自動(dòng)化提供了新的思路，打造了基于多種力控策略的機(jī)器人柔性研磨解決方案。
6月20日，在非夕科技在線研討會(huì)中，表面處理應(yīng)用專家朱磊分享了自適應(yīng)機(jī)器人如何助力柔性研磨自動(dòng)化、做到“剛?cè)岵?jì)”，為相關(guān)場(chǎng)景解決痛點(diǎn)問題。以下是本次分享的重點(diǎn)內(nèi)容回顧。
研磨自動(dòng)化面臨的“N重考驗(yàn)”
宏觀層面上，研磨自動(dòng)化受制于三大要素：研磨耗材、研磨工具和執(zhí)行器。微觀層面上，研磨工藝的優(yōu)劣則是影響制造結(jié)果的重要因素。
首先，工業(yè)領(lǐng)域的研磨在作業(yè)中無法避免會(huì)出現(xiàn)累計(jì)誤差，包括但不限于前道工藝帶來的成型偏差、尺寸偏差以及來料產(chǎn)品的定位偏差等，如果自動(dòng)化方案不能有效應(yīng)對(duì)，會(huì)帶來研磨質(zhì)量低、工件或工具損壞等問題。
其次，研磨工藝種類繁多，如切割、拋光、打磨、余量去除、去毛刺等各類工藝涉及的工件、路線作業(yè)方式和標(biāo)準(zhǔn)盡不相同，這對(duì)自動(dòng)化方案的通用性提出了不小的挑戰(zhàn)。使用專機(jī)設(shè)備的方案縱然可以解決單一工藝場(chǎng)景的需求，但在換型、換線的調(diào)試和部署時(shí)就會(huì)造成高昂的成本。此外，環(huán)境工況不友好、周邊自動(dòng)化復(fù)雜、檢測(cè)要求高等也都是影響研磨效果的因素。
而對(duì)于部署和操作人員來說，現(xiàn)有的自動(dòng)化方案在軌跡生成和軟硬件設(shè)置上有諸多不便，非常影響部署效率和使用體驗(yàn)。
基于仿人化理念的破局新思路
為了達(dá)成高質(zhì)量的研磨效果，使用機(jī)器人作為執(zhí)行器的研磨自動(dòng)化方案需要兼顧研磨力、機(jī)器人行進(jìn)速度(即通常所謂“線速度”)和工具轉(zhuǎn)速這三者之間的平衡，保證研磨力與去除量成正比、工具轉(zhuǎn)速與去除量成正比、機(jī)器人行進(jìn)速度與去除量成反比。
自適應(yīng)機(jī)器人仿人化操作
作為機(jī)器人行業(yè)的創(chuàng)新入局者，非夕系統(tǒng)以仿人化的技術(shù)理念為基礎(chǔ)，力求讓機(jī)器人以更加類人的方式工作。
通過手感調(diào)整為主、視覺引導(dǎo)為輔的工作方式，非夕自主研發(fā)生產(chǎn)的自適應(yīng)機(jī)器人具備位置誤差容忍度高、抗干擾能力強(qiáng)、智能可遷移的技術(shù)特點(diǎn)，能夠做到操作對(duì)象自適應(yīng)、環(huán)境自適應(yīng)、任務(wù)自適應(yīng)，在研磨自動(dòng)化作業(yè)中對(duì)非標(biāo)機(jī)構(gòu)和結(jié)構(gòu)化環(huán)境的依賴很小。
這種自適應(yīng)特性建立在兩大核心能力之上：前沿的工業(yè)級(jí)力控和創(chuàng)新的層級(jí)式智能。
非夕自適應(yīng)機(jī)器人的每個(gè)關(guān)節(jié)都配備了高精度的力/力矩傳感器，最高可達(dá)0.03N的末端力感知分辨率、1kHz力控頻響結(jié)合先進(jìn)的整機(jī)力控算法，使得機(jī)器人具備高階工業(yè)級(jí)力控性能，能夠輕松實(shí)現(xiàn)基于力覺的復(fù)雜應(yīng)用。
通過深度融合AI，自適應(yīng)機(jī)器人能夠高效地完成手眼配合操作，形成“手感”(感知)——“條件反射”(控制)——“小腦”(規(guī)劃)——“大腦”(決策)的層級(jí)式智能，幫助機(jī)器人掌握通用化技能與實(shí)現(xiàn)知識(shí)的積累。
而在使用層面，非夕提出了“元操作(primitive)”的概念，即將復(fù)雜的任務(wù)拆解為對(duì)應(yīng)的、不能再向下分解的基元操作，工程師可以通過串聯(lián)一系列這樣的“元操作”來完成機(jī)器人的任務(wù)編程。通過不斷地拓展和豐富元操作集群，自適應(yīng)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)更多樣、更復(fù)雜、更精細(xì)的任務(wù)。
自適應(yīng)機(jī)器人助力柔性研磨自動(dòng)化
靈活運(yùn)用多種力控策略
對(duì)比非夕的機(jī)器人與市面上常見的執(zhí)行器或研磨套件可以發(fā)現(xiàn)，自適應(yīng)機(jī)器人通過環(huán)境交互將力傳遞至手臂關(guān)節(jié)中的力/力矩傳感器，再通過整機(jī)的力控算法進(jìn)行反饋，這是一個(gè)完全閉環(huán)的過程，全程只涉及到力和力矩兩種類型的控制量。
基于強(qiáng)大的力控能力和上述的整機(jī)力控算法，自適應(yīng)機(jī)器人可以靈活運(yùn)用多種力控策略進(jìn)行研磨。它可以輕松跟隨隨機(jī)的復(fù)雜曲面，并且末端自主貼合被切削面，保證實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的力輸出。
在實(shí)際作業(yè)中，自適應(yīng)機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)包括軸向和徑向在內(nèi)多方向的位置補(bǔ)償，并始終保持全向力控;通過對(duì)末端軌跡偏移量進(jìn)行限制，研磨軌跡精度得以大幅提升。
此外，高頻、高精度的力控能力是能夠使自適應(yīng)機(jī)器人有效利用仿形工具適應(yīng)個(gè)體工件差異，實(shí)現(xiàn)真正意義上的精準(zhǔn)防過切。
不斷優(yōu)化人機(jī)交互體驗(yàn)
在研磨場(chǎng)景中，非夕也十分關(guān)注用戶體驗(yàn)，希望能夠通過自適應(yīng)機(jī)器人獨(dú)有的特性和功能，幫助用戶在不同的研磨場(chǎng)景下高效完成任務(wù)。
為此，非夕打造了圖形化編程軟件Flexiv Elements，通過力控相關(guān)的“元操作(primitive)” 能力，使用戶可以流暢輕松地完成機(jī)械臂的拖動(dòng)示教軌跡錄入、離線編程仿真、曲面和輪廓實(shí)時(shí)貼合等操作。
Elements中也內(nèi)置了許多模塊化的工藝軟件包，其中的許多工藝開發(fā)對(duì)研磨場(chǎng)景來說至關(guān)重要，如運(yùn)動(dòng)軌跡(即機(jī)器人從A點(diǎn)到B點(diǎn)的空間轉(zhuǎn)移軌跡)和研磨軌跡(在AB點(diǎn)之間使用不同研磨手法產(chǎn)生的軌跡)的復(fù)合疊加，支持包括但不限于螺旋線、“之”字形、漸擴(kuò)線、隨機(jī)曲線等軌跡。
此外，自適應(yīng)機(jī)器人還能夠通過手持工件的方式進(jìn)行恒力打磨，采用這種外部TCP(ECP)的方式可以簡(jiǎn)化示教過程、快速獲得研磨軌跡，并顯著提高軌跡精度。研磨工藝軟件也使機(jī)器人得以實(shí)現(xiàn)多種傾角研磨，并關(guān)注切入和切出點(diǎn)的狀態(tài)，以確保在整個(gè)研磨過程中切入、研磨和切出的效果一致。
自適應(yīng)機(jī)器人研磨應(yīng)用及案例
汽車焊后處理
焊接是汽車制造常用的一種工藝，焊接后的車身表面大多會(huì)有不同程度的缺陷，如焊接飛濺、焊點(diǎn)、焊縫等，對(duì)后續(xù)的裝配、涂裝等工序均有較大影響。非夕為客戶打造的焊后處理方案，憑借機(jī)器人的高響應(yīng)底層力控技術(shù)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜曲面的自適應(yīng)貼合，能夠彌補(bǔ)軌跡或工件精度誤差，保證打磨/去除質(zhì)量。
汽車座椅熨燙
座椅制造中，皮革熨燙是一個(gè)至關(guān)重要的工藝環(huán)節(jié)。非夕采用自適應(yīng)機(jī)器人Rizon 4搭配定制化熨燙設(shè)備，憑借精細(xì)的力控性能實(shí)時(shí)貼合座椅表面，從而完成仿人化熨燙。
手機(jī)膠線擦拋一體
2.5D/3D屏幕的智能手機(jī)在涂膠組屏工藝環(huán)節(jié)會(huì)有熱熔膠溢出的情況，為了保證手機(jī)外觀的精致美觀，需要對(duì)溢出膠進(jìn)行擦拭和拋光處理。基于自適應(yīng)機(jī)器人的工業(yè)級(jí)力控能力，非夕的手機(jī)膠線擦拋方案采用機(jī)器人手持工件的方式，利用外部TCP(ECP)，通過實(shí)時(shí)的位置、速度補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)恒力控制。
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非夕不僅在研磨自動(dòng)化領(lǐng)域樹立標(biāo)桿，更廣泛探索裝配測(cè)試、移動(dòng)操作、科研教育、食材處理等多元化應(yīng)用，為各行各業(yè)的自動(dòng)化轉(zhuǎn)型提供強(qiáng)大支持。
（來源：非夕科技）
