面向钢轨磨抛的协作机器人柔顺控制仿真研究

石益奇，苏圣超

(上海工程技术大学城市轨道交通学院，上海 201620)

1 引言

在无缝钢轨焊接领域，轨道焊接生产线已基本实现自动化，但是对焊接接头残余的留疤仍缺乏高效的处理。如图1所示，经过焊接机的处理后，仍然残留宽度约为20mm，高度约为1-2mm的环形留疤。为了保证焊接质量，钢轨焊接工将采用手提砂轮机、人工仿形磨削机和轨底打磨机对该部位进行进一步磨抛，该工艺存在加工时间长、劳动强度大、环境污染严重等问题[1]。此外，随着智能制造的迅速发展，协作机器人应运而生，它具备应用对象广、定位精度高、加工成本低等优势，因此研究协作机器人在钢轨磨抛中的应用具有实际意义。

图1 钢轨焊接残留的焊瘤图

由于机器人具有非线性、强耦合的机械特点，机器人末端执行器与环境相接触构成的系统十分复杂。近些年，力/位置混合控制领域得到了更多的关注，同时也存在着各类观点。Kumar[2]等人则指出，以神经网络自适应控制方案实现对机器人动力学的分解，形成力、位置和冗余关节空间，并设计出了基于神经网络的控制器，学习机器人动力学模型参数的不确定性。Jatta[3]等人分析讨论了约束运动的机器人动力学问题，以工业机器人来实现对未知物品轮廓的跟踪任务。Wang[4]等人则设计了鲁棒控制算法，这一算法即便是处在扰动环境状态下，也能够实现精准的路径跟踪。Huang和Enomot[5]提出了一种六自由度机器人的姿态和力的控制策略，用于表面接触和其它工作。……