自适应导纳控制下带触觉引导的曲面机器人辅助钻孔

在曲面上以期望角度钻孔若由人工完成易失败，原因在于钻头对位困难及任务固有的不稳定性，可能造成工人受伤与疲劳。另一方面，在实际制造环境中完全自动化此类任务可能不切实际，因为装配线上到达的零件可能具有各种复杂形状，钻孔点位置不易接近，使自动路径规划困难。本工作中，我们开发并在 KUKA LBR iiwa 7 协作机器人上部署了一个 6 自由度自适应导纳控制器，使操作员能够舒适地单手操控安装于机器人上的钻头，并在协作机器人的触觉引导与通过 AR 界面提供的视觉引导下于曲面上开孔。导纳阻尼的实时自适应在自由空间驱动机器人时提供更高透明度，同时在钻孔时确保稳定性。用户将钻头足够靠近钻孔目标并大致对齐期望钻孔角度后，触觉引导模块先微调对齐，随后将用户运动约束仅沿钻孔轴方向，之后操作员仅需极小用力将钻头推入工件。我们进行了两组实验，以定量研究触觉引导模块的潜在益处（实验一），并基于参与者的主观意见探究所提物理人机交互（pHRI）系统在实际制造环境中的实用价值（实验二）。