近日，機器人領域頂級期刊IEEE Transaction on Robotics線上刊登了華中科技大學機械學院數字製造裝備與技術國家重點實驗室李文龍教授和丁漢院士團隊機器人加工方面的最新研究成果"Trajectory planning and optimization for robotic machining based on measured point cloud"（《基於測量點雲的機器人加工軌跡生成與最佳化》）。
這是該團隊繼2020年發表後第二次在期刊IEEE Transaction on Robotics發表機器人加工方面的研究成果。華中科技大學機械學院博士生王剛為第一作者，李文龍教授為通訊作者，丁漢院士和趙歡教授為共同作者。
以蒙皮為代表的航空薄壁件具有外形複雜（自由曲面）、結構尺寸大（機身蒙皮達10m）、薄壁弱剛性（厚度僅2 mm）等特點，目前製造企業普遍採用肉眼定位/手工切邊方式去除蒙皮毛坯邊緣加工餘量，存在人因誤差大、邊緣輪廓加工精度低、裝配後對縫間隙難控等問題。
三維視覺引導的機器人加工具有視覺定位精準、大範圍操作靈活、可多機協同作業等技術優勢，為解決大型複雜構件大範圍小余量高效加工提供了新思路。然而蒙皮薄壁弱剛性特點決定其裝配時易發生彎曲變形，導致無法基於設計模型進行加工規劃。該論文以現場實際測量的工件曲面點云為輸入，研究基於雙NURBS曲線最小二乘擬合的初始刀具軌跡生成方法，建立刀具軌跡光順最佳化-偏差控制同步操作目標函式，突破了離散測點生成刀具路徑點與刀軸向量存在的抖動問題；建立機器人剛度/靈巧度同步最佳化目標函式，並採用智慧演算法求解所有路徑點的最優機器人姿態，最終生成了滿足光順性、剛度與靈巧度要求的機器人加工路徑。上述工作拓展了三維視覺測量與機器人加工基礎理論，為研製“能工巧匠”的機器人智慧加工裝備，實現製造母機與製造模式的根本性變革提供了重要支撐。
該工作得到國家自然科學基金基礎科學中心專案“機器人化智慧製造”（No.52188102）、和國家自然科學基金重大專案“大型構件機器人小余量去除機理與高精度裝配”（No.52090054）的聯合資助，是華中科技大學丁漢院士負責的國家自然科學基金委“共融機器人基礎理論與關鍵技術研究”重大研究計劃的重要組成部分，一直以來受到丁漢院士領銜的專家組的大力指導。
