本刊记者 李 丹

：请问基于机器人力控制技术的大型零部件表面精密加工系统对大尺度精密制造发挥着怎样的重要作用？难点和关键技术是什么？

杨桂林：对于大型零部件的精密表面加工，目前仍主要依赖于人工作业，原因有二：（1）由于大尺度零部件结构复杂、尺寸较大，传统的机床设备受到工作空间及灵活度的限制，难以适用；（2）大型的精密零部件在进行打磨抛光等连续接触式去除材料加工时，材料的去除率和刀具与工件的接触力直接相关，要保证加工精度除了需要传统的运动控制外还需要对加工时的接触力大小进行控制。现有的工业机器人虽然具有工作空间大、灵活度高的优点，但由于缺少力控制功能，在很大程度上限制了机器人在大型零部件表面加工任务的应用。因此，研发具有力控功能的机器人系统，实现大型零部件表面精密加工已成为主要发展趋势。

目前工业机器人力控制的方法主要有两种，即通过控制机器人的驱动关节力矩实现直接力控制和通过控制一个附加在机器人末端的力控装置实施间接力控制。两种力控方法各有其优缺点：前者主要是通过基于机器人系统动力学的力控制算法实现，难点是需要针对具体的机器人结构建立准确的动力学模型，并开发实时、鲁棒的力控制算法；而后者则需要增加一个具有力控制功能的末端执行装置，由于特别设计的末端力控执行器具有良好的动力学特性，如质量小、动态响应快，易于实现高性能的接触力控制，且通用性好，难点在于多自由度、轻量化力控执行装置机构的构型设计。……