4、工业机器人加工：COMET项目方案解析

工业机器人加工：COMET项目方案解析

工业机器人的广泛应用推动了智能制造的发展，其可重构性和适应性使其能满足生产中对响应速度和灵活性的要求，实现了许多成功的新应用。然而，工业机器人加工目前仍存在问题，实际应用大多局限于低精度、低材料去除率的任务，如去毛刺、修边和精加工。

1. 工业机器人加工的局限性

标准工业机器人在加工任务中存在性能限制，主要挑战源于加工过程本身的动态性和时变性，需要在高且不断变化的力和干扰下保证高运动精度。而工业机器人设计注重成本效益和高重复性，而非高精度，其内在的柔性结构在工作负载下会产生位置误差。主要的运动精度损失来源如下：
- 机器人整体机械刚度 ：平均刚度小于1 N/μm，远低于标准CNC机床中心（通常大于50 N/μm），且刚度与机器人配置有关。
- 机器人关节精度 ：高传动比减速器导致高非线性和负载相关的摩擦损失，不可避免存在间隙（减速器间隙约1’），在优化机器人加工精度时很少被解决。
- 机器人实际几何形状 ：可通过运动学校准评估。
- 机器人控制系统 ：与CNC机床相比，控制器面临诸多限制，如处理柔性机械手时基频低（通常20Hz - 10Hz，大负载时更低），内存无法处理大量数据，示教路径精度低于CNC机床。
- 加工力 ：由于机器人刚度有限，加工力不可忽略，其连续不可预测的变化会导致颤振和整体振动。

为评估这些误差源对最终加工质量的影响，在多个机器人单元上进行了实验设计驱动的加工测试。结果表明，关节间隙是