基于人工智能的自主磨抛系统

　　本书主要论述了基于人工智能的自主磨抛系统构建一般性方法、流程以及核心技术，主要从以下三部分进行论述：第一部分首先对磨削抛光以及工业机器人的背景知识及基础理论进行概述；第二部分论述了基于人工智能的自主磨抛系统的整体构建过程，从系统的构建方案及软硬件组成开始，依次介绍了磨抛系统的核心技术：控制策略、轨迹规划和机器视觉系统，并对整体系统的辅助部分进行了简要介绍；第三部分则给出了智能自主磨抛系统在工业实践中的应用案例。

　　先后任职两家上市公司CTO，获1项市科技进步奖，发明专利一项，完成3个国际国内首台套项目，创立两家高技术企业，其中，xBang公司是国内第一家将AI应用到磨抛工业领域的企业，并承担2项国家重大研发专项。

第一章 磨抛\t001
1．1 磨抛概述\t001
1．1．1 磨抛的定义\t001
1．1．2 磨抛加工的特点及磨抛过程\t002
1．1．3 磨抛力与磨抛热\t004
1．2 磨具与磨抛液\t005
1．2．1 磨具\t005
1．2．2 磨抛液\t007
1．3 研磨与模具的抛光\t007
1．3．1 研磨\t008
1．3．2 模具的抛光\t013
第二章 工业机器人\t017
2．1 工业机器人概述\t018
2．1．1 初识工业机器人\t018
2．1．2 工业机器人的发展状况\t020
2．1．3 工业机器人的组成与分类\t021
2．1．4 工业机器人的主要技术参数\t025
2．1．5 工业机器人的关键技术\t027
2．2 工业机器人在磨抛领域的应用\t028
2．2．1 工业机器人磨抛技术\t029
2．2．2 工业机器人磨抛的特点\t029
第三章 磨抛机器人系统构建\t034
3．1 机器人自主磨抛系统概况\t034
3．2 磨抛工艺影响因素\t036
3．3 机器人自主磨抛系统组成与工作流程与软件设计\t037
3．3．1 机器人磨抛系统组成\t037
3．3．2 机器人磨抛系统工作流程与软件设计\t039
3．4 磨抛机器人系统控制\t043
3．4．1 机器人控制\t043
3．4．2 辅助系统控制\t043
3．4．3 以太网通信\t044
3．5 磨抛机器人感知系统\t044
3．5．1 力觉系统\t044
3．5．2 视觉系统\t046
第四章 磨抛机器人控制系统\t047
4．1 工业机器人控制系统概述\t047
4．2 工业机器人控制系统的组成及分类\t048
4．2．1 工业机器人控制系统的组成\t048
4．2．2 工业机器人控制系统的分类\t050
4．3 工业机器人的控制方法和策略\t050
4．3．1 变结构控制\t050
4．3．2 模糊控制\t052
4．3．3 神经网络控制\t054
4．3．4 自适应控制\t055
4．3．5 鲁棒控制\t056
4．4 工业机器人的位置控制\t057
4．4．1 位置控制问题\t057
4．4．2 位置控制模型\t058
4．5 工业机器人的力及力-位置控制\t060
4．5．1 力控制的柔顺性\t060
4．5．2 力控制系统的组成\t061
4．5．3 力控制的基本原理\t062
4．5．4 力控制应用的伺服规则\t063
4．5．5 工业机器人的速度控制\t063
4．5．6 工业机器人力-位置混合控制\t064
4．6 磨抛机器人的控制策略\t066
4．6．1 磨抛机器人的控制策略概述\t066
4．6．2 六维力信息的测量处理\t067
4．6．3 磨抛的机理及磨抛受力分析\t073
4．6．4 阻抗控制\t084
第五章 磨抛机器人视觉系统\t088
5．1 机器视觉简介\t088
5．1．1 机器视觉\t088
5．1．2 机器视觉的任务\t089
5．1．3 机器视觉与其他领域的关系\t090
5．2 机器人视觉系统的设计\t092
5．2．1 视觉系统的组成\t092
5．2．2 视觉系统主要配件的选型\t094
5．3 三维视觉检测技术概述\t098
5．3．1 三维视觉表面缺陷检测中点云数据获取方法分析\t100
5．3．2 线结构光扫描的关键技术及特点\t109
5．3．3 三维表面缺陷扫描系统的数学模型\t110
5．3．4 线结构光视觉传感器内部参数标定\t117
5．3．5 结构光视觉传感器外部参数标定方法分析\t117
5．3．6 常见的条纹中心线提取图像处理方法\t124
5．3．7 Steger法提取条纹中心线\t128
5．3．8 基于点云数据的三维表面缺陷识别\t132
5．3．9 三维表面缺陷在线检测系统的总体结构\t136
第六章 机器人轨迹规划方法\t138
6．1 机器人轨迹规划\t138
6．1．1 轨迹规划的概念\t138
6．1．2 轨迹规划的类型和方法\t139
6．2 基于多项式插值的操作臂轨迹规划\t140
6．2．1 三次多项式插值法\t140
6．2．2 五次多项式插值法\t142
6．2．3 机器人加工轨迹优化算法\t143
6．3 基于磨抛法向力控制策略的轨迹规划\t146
6．3．1 引言\t146
6．3．2 机器人坐标系统\t146
第七章 磨抛机器人辅助技术\t157
7．1 快换装置\t157
7．1．1 快换系统简介\t157
7．1．2 机器人末端工具快换装置\t160
7．1．3 机器人末端工具快换装置核心模块的设计\t165
7．2 磨抛工件夹具设计\t166
7．2．1 夹具系统发展及其分类\t166
7．2．2 新型夹具\t169
7．3 上下料系统\t177
7．3．1 上下料系统概述\t177
7．3．2 机器人上下料及磨抛技术研究现状\t178
7．3．3 上下料及磨抛系统方案分析\t181
第八章 磨抛案例：热轧无缝钢管外表面修磨项目\t185
8．1 案例背景概述\t185
8．2 解决方案\t187
8．2．1 系统介绍\t188
8．2．2 方案说明\t189
8．3 系统核心技术\t198
8．3．1 xPerception机器感知技术\t198
8．3．2 xpush动态力位执行器和高速电主轴\t200
8．3．3 xAbax自主计算系统\t201
8．3．4 xAbax应用软件包\t204
8．3．5 系统设计参数与修磨效率\t208
8．3．6 修磨效率估算\t209
第九章 抛光案例：电脑的键盘支架抛光项目\t211
9．1 抛光线的工序流程简介\t211
9．1．1 抛光产品介绍\t211
9．1．2 工序规划\t212
9．1．3 工序验证及参数获取\t212
9．2 抛光线的功能模块划分及功能\t214
9．2．1 模块划分原则\t214
9．2．2 抛光线的模块划分\t216
9．3 模块功能介绍\t217
9．3．1 抛光模块功能定义\t217
9．3．2 产品传输定位模块功能定义\t218
9．3．3 集尘模块功能定义\t218
9．4 抛光线的布局与设备配置规划\t219
9．4．1 布局的定义与布局原则\t219
9．4．2 产线布局形式选择\t220
9．4．3 产线平衡计算与设备配置\t221
9．5 抛光模块的结构\t223
9．5．1 机械手系统的功能要求\t223
9．5．2 机械手系统的选型及安装方式\t224
参考文献\t233