Investigación sobre un Método de Seguimiento y Compensación de la Fuerza de Rectificado de Robots Basado en Algoritmo Genético Profundo
Autores: Meng, Minghui; Zhou, Chuande; Lv, Zhongliang; Zheng, Lingbo; Feng, Wei; Wu, Ting; Zhang, Xuewei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación sobre un Método de Seguimiento y Compensación de la Fuerza de Rectificado de Robots Basado en Algoritmo Genético Profundo
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Proceso de rectificado
Técnica de seguimiento automático de fuerza de rectificado robótica
Redes neuronales profundas
Algoritmos genéticos
Estrategia de control de impedancia
Métricas de rugosidad superficial
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
En el proceso de rectificado de piezas fundidas de formas complejas, las discrepancias entre los contornos de la pieza y sus modelos tridimensionales correspondientes a menudo conducen a desviaciones en la trayectoria de mecanizado, resultando en casos de sub-rectificado o sobre-rectificado. Abordando este desafío, este estudio introduce una técnica avanzada de seguimiento automático de la fuerza de rectificado robótico, aprovechando una combinación de redes neuronales profundas y algoritmos genéticos. Aprovechando la capacidad de detección de fuerza, nuestro método recalibra dinámicamente la trayectoria de rectificado, ejemplificando un rectificado verdaderamente flexible. Inicialmente, de acuerdo con los requisitos para el seguimiento de fuerza y pose, se desarrolló una estrategia de control de impedancia, integrando desviaciones de pose con dinámicas de fuerza. Posteriormente, para mejorar el seguimiento de fuerza en estado estable, empleamos un algoritmo genético para compensar las discrepancias de fuerza causadas por errores de posición. Esto se basó en los conceptos fundamentales del modelo tridimensional, control de impedancia y estimación de parámetros ambientales, lo que llevó a una trayectoria de rectificado optimizada. Tras las pruebas de seguimiento, se observó que la fuerza normal del rectificado se controlaba de manera constante dentro del rango de 20 +/- 2.5 N. Para respaldar aún más nuestra metodología, se estableció una plataforma experimental especializada para el rectificado de fundiciones de formas complejas. Se emplearon estrategias optimizadas bajo fuerzas anticipadas de 5 N, 10 N y 15 N para las pruebas de rectificado. Los resultados indicaron que las fuerzas de contacto durante el proceso de rectificado se mantuvieron estables en 5 +/- 1 N, 10 +/- 1.5 N y 15 +/- 2 N. Al compararlo con los métodos de rectificado convencional, nuestro enfoque mostró una reducción en las fuerzas de rectificado del 71.4%, 70% y 75%, respectivamente. Después del rectificado, las piezas presentaron una mejora pronunciada en la textura de la superficie, exhibiendo un aumento notable en la uniformidad de la superficie. Las métricas de rugosidad de la superficie, originalmente registradas en 17.5 m, 17.1 m y 18.7 m, vieron reducciones significativas a 1.5 m, 1.6 m y 1.4 m, respectivamente, indicando reducciones del 76%, 73% y 78%. Tales resultados no solo cumplen con los estándares de acabado superficial para fundiciones de formas complejas, sino que también ofrecen una estrategia eficaz para el rectificado flexible asistido por robots.
Descripción
En el proceso de rectificado de piezas fundidas de formas complejas, las discrepancias entre los contornos de la pieza y sus modelos tridimensionales correspondientes a menudo conducen a desviaciones en la trayectoria de mecanizado, resultando en casos de sub-rectificado o sobre-rectificado. Abordando este desafío, este estudio introduce una técnica avanzada de seguimiento automático de la fuerza de rectificado robótico, aprovechando una combinación de redes neuronales profundas y algoritmos genéticos. Aprovechando la capacidad de detección de fuerza, nuestro método recalibra dinámicamente la trayectoria de rectificado, ejemplificando un rectificado verdaderamente flexible. Inicialmente, de acuerdo con los requisitos para el seguimiento de fuerza y pose, se desarrolló una estrategia de control de impedancia, integrando desviaciones de pose con dinámicas de fuerza. Posteriormente, para mejorar el seguimiento de fuerza en estado estable, empleamos un algoritmo genético para compensar las discrepancias de fuerza causadas por errores de posición. Esto se basó en los conceptos fundamentales del modelo tridimensional, control de impedancia y estimación de parámetros ambientales, lo que llevó a una trayectoria de rectificado optimizada. Tras las pruebas de seguimiento, se observó que la fuerza normal del rectificado se controlaba de manera constante dentro del rango de 20 +/- 2.5 N. Para respaldar aún más nuestra metodología, se estableció una plataforma experimental especializada para el rectificado de fundiciones de formas complejas. Se emplearon estrategias optimizadas bajo fuerzas anticipadas de 5 N, 10 N y 15 N para las pruebas de rectificado. Los resultados indicaron que las fuerzas de contacto durante el proceso de rectificado se mantuvieron estables en 5 +/- 1 N, 10 +/- 1.5 N y 15 +/- 2 N. Al compararlo con los métodos de rectificado convencional, nuestro enfoque mostró una reducción en las fuerzas de rectificado del 71.4%, 70% y 75%, respectivamente. Después del rectificado, las piezas presentaron una mejora pronunciada en la textura de la superficie, exhibiendo un aumento notable en la uniformidad de la superficie. Las métricas de rugosidad de la superficie, originalmente registradas en 17.5 m, 17.1 m y 18.7 m, vieron reducciones significativas a 1.5 m, 1.6 m y 1.4 m, respectivamente, indicando reducciones del 76%, 73% y 78%. Tales resultados no solo cumplen con los estándares de acabado superficial para fundiciones de formas complejas, sino que también ofrecen una estrategia eficaz para el rectificado flexible asistido por robots.