53、机器人抛光模拟与柔性仿人机械手设计

机器人抛光模拟与柔性仿人机械手设计

1 机器人抛光模拟

1.1 接触力与材料去除模拟

在工件抛光过程中，工件某点的时间步长 $dt$ 是工具进给速度 $v_f$ 的倒数。瞬时材料去除深度计算公式为：
$dh = K_p \cdot p \cdot |v_s| \cdot dt$ （10）
其中，$K_p$ 是材料去除系数。假设存在 $L$ 个采样工件点，采样工件点 $Q_k$ 的接触压力 $p_{Q_k}$ 和工具滑动速度 $v_{s,Q_k}$ 由下式给出：
$(p_{Q_k}, v_{s,Q_k}) = (E(\frac{|d_{Q_k}|}{H})^{\beta}, \omega \times r_{Q_k})$ （11）
这里，$d_{Q_k}$ 是采样工件点 $Q_k$ 沿工件法线到工具底面的距离，$r_{Q_k}$ 是从工具旋转轴到采样工件点 $Q_k$ 的向量，$\omega$ 是旋转角速度。若采样工件点未与抛光工具接触，则接触压力和工具滑动速度设为零。最终材料去除轮廓通过累加所有时间步的材料去除深度得到：
$h_{Q_k} = \sum_{i = 1}^{T} dh_{Q_k}|_{t = t_i} (k = 1, \ldots, L)$ （12）
其中，$T$ 是最终时间步。

1.2 分层学习方案

为了训练动态抛光策略，采用分层强化学习方案，包括高级控制器和低级控制器，二者根据抛光模拟平台产生的奖励进行训练。

1.2.1 高级控制器

在典型的机器人抛光过程中，目标是在工件上实现均匀的材料去除深度。具体而言，材料去除深度的期望值应等于