提高机器人化螺栓作业可靠性

螺栓作业是工业装配和科学设施维护中的关键环节，需要高精度和对故障的鲁棒性。尽管机器人解决方案有潜力提高作业的安全性和有效性，但当前系统仍缺乏可靠的自主性和故障管理能力。为弥补这一差距，我们提出了面向可靠机器人化螺栓作业的控制框架，并在具体的机器人系统上实现其功能。该系统 features 一个确保 accurate 驱动扭矩控制和 active compliance 的控制架构，以实现整个作业中的安全 interaction，即使在故障条件下也能实现。通过设计一个多模态 human-robot interface (HRI)，提供 real-time 可视化相关系统信息并支持 automatic 和 manual 控制之间的无缝转换，我们 improve 作业员的 situation awareness 和故障检测能力。一个高级监督者 (SV) coordinates 作业执行并管理 control mode 之间的转换，确保与 supervisory control (SVC) 范式的一致性，同时保持 human 作业员的 authority。该系统在涉及管片法兰连接的代表性螺栓作业中进行了验证，测试了多种故障条件。结果表明，故障检测能力得到 improve，作业员的 situation awareness 得到提升，螺栓作业的 accurate 和 compliant 执行得到实现。然而，这些结果也揭示了依赖单摄像头实现 full situation awareness 的局限性。