23、高精度装配直接离线编程方法解析

高精度装配直接离线编程方法解析

1. 背景与现有方法分析

在高精度装配领域，传统方法存在诸多局限。基于接触模型的方法包含基于环境约束的策略和基于传感的柔顺控制。基于力/扭矩传感（FTS）的系统相较于基于视觉的系统，无需在线设置视觉系统和标记就能实现高精度。此前，已有多种基于FTS的精密装配方法被提出，例如Jasim等人引入了具有连续表面接触的螺旋形搜索模式，LIAA项目实现了更通用的策略并形成了PiTaSC库，还有商业软件系统如Drag&Bot和Artiminds RPS提供了基于FTS和视觉的补偿模块。

然而，这些方法都存在不足。它们依赖于在实际应用中的开发、组合和参数化，导致系统设置时间长，且对产品变化、新产品引入或工艺变更的适应性差，需要对实际系统进行调整，造成长时间停机。同时，这些方法大多是静态的，未对机器人框架进行数据驱动的内部优化，在存在示教点不佳或系统变化时，会导致重复搜索时间的浪费。

2. 工业场景3D扫描技术

3D扫描主要用于棕地场景下新生产系统的规划。常见的扫描方式有：
- LiDAR扫描 ：常用于测量、考古和建筑过程记录，能捕获工厂规模的大面积区域，但由于分辨率限制，仅部分适用于小部件的精细调整，更适合全局布局规划、媒体进出口和间隙规划。
- 同时定位与地图构建（SLAM） ：通过RGBD传感器的初始帧迭代补充后续帧到生成的地图中。这种方法多使用手持RGBD传感器，能高效捕获3D场景，但传感器噪声大，加上SLAM例程的拟合误差传播，导致扫描精度不佳。
- 运动恢复结构（SfM） ：基于