葛科迪 赵 欢 陈鹏飞 丁 汉

华中科技大学数字制造装备与技术国家重点实验室，武汉，430074

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相比于数控机床，机器人具有操作灵活、工作空间大、配置柔性高、多模态感知技术日臻成熟等优势，目前已被广泛应用于加工领域[1-2]。离线编程是大批量、结构化、复杂曲面零件机器人磨抛加工的常用路径规划方式，但面向多品种、小批量、非结构化复杂曲面零件机器人磨抛加工，离线编程存在明显不足：需对零件进行三维测量和重构，配置周期长；复杂结构(如筋板、转角等)的编程十分困难。解决上述问题的有效方法是通过机器人动觉示教编程[3](programming by demostration，PbD)来实现零件编程。操作者可通过遥操作机器人来示教执行任务，从而实现人工操作轨迹向机器人迁移，而不依赖于机器人、环境和交互任务的精确数学模型。但是，在复杂曲面零件的动觉示教过程中，徒手操作的运动偏差、肌肉颤抖等因素将导致示教精度、效率降低，使得动觉示教无法满足该类零件加工要求。

为了保证机器人示教编程的精度与效率，降低操作者负担，可在示教过程中引入虚拟夹具。虚拟夹具概念最早由ROSENBERG等[4]提出，是指在软件里实现的一组通用引导方式，通过限制机器人运动至某些区域，进而辅助操作者完成约束任务。目前，虚拟夹具的研究主要集中在构造和辅助操作两方面[5]。

虚拟夹具的构造可分为两种方式[6]：传统方式与示教学习方式。传统方式主要分为几何信息和传感信息构造两种，OTMANE等[7]通过物体几何模型特征来构造虚拟夹具，吴建军[8]通过射线求交的方式构造虚拟夹具，ABBOTT等[9]则利用力觉信息构造虚拟夹具。……