力控应用实施方案
一、触摸屏功能检测
1.1 需求分析
功能需求：机械臂携带书写笔，在触摸屏上绘制直线或圆等图案，绘制速度 50mm/s；
安全性要求：书写笔与触摸屏之间的最大力不超过 1.5N，保证不损伤屏幕；
力控精度要求：在实现图案绘制的同时保证屏幕安全性，需要笔和屏之间的力保持在 1 ± 0.5N。
提示
触摸屏来料角度（倾斜30-60°之间）不一致。
1.2 方案
总体思路：机械臂携带书写笔，在触摸屏上绘制直线或圆等图案，通过力控实现笔与屏幕之间的力保持在 1 ± 0.5N，同时保证绘制速度 50mm/s。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到触摸屏上方安全高度。
- 机械臂以较低速度接近触摸屏，当笔接触屏幕并达到目标力时，开始绘制图案。
- 机械臂按照预设轨迹在触摸屏上绘制直线或圆等图案，保持笔与屏幕之间的力在1±0.5N。
- 绘制完成后，机械臂抬笔并返回起始位置。
视频如下：
1.3 力控参数设置
力控参考坐标系：坐标系姿态 x-y 平面是屏幕面，z 轴垂直于屏幕，坐标系原点任意。可以是动坐标系或者固定坐标系。
力控方向：Z 轴开力控，其他轴不开。
enable = {false, false, true, false, false, false}目标力：Z 轴目标力 2N，其他轴目标力不生效，建议设置为 0。
goal_force = {0, 0.0, 2.0, 0.0, 0.0, 0.0}参考轨迹：绘制阶段参考轨迹是用户设置的直线/圆弧。接近阶段可以不设置参考轨迹，完全靠力引导方式完成，或者设置参考轨迹（MoveL），加快接近速度。
导纳参数：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 300, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}
1.4 潜在问题及解决方法：
接近阶段力过大
- 原因：接近速度过快，机械臂惯性导致力超过安全阈值
- 解决方法：降低接近速度，设置合理的接近轨迹，使用力引导方式接近
绘制过程中力波动大
- 原因：导纳参数设置不合理，机械臂刚性过高
- 解决方法：调整导纳参数，增加阻尼系数，降低刚性系数
屏幕角度变化导致力控不稳定
- 原因：坐标系姿态与屏幕实际姿态不匹配
- 解决方法：使用视觉系统实时检测屏幕角度，动态调整坐标系姿态
二、布料熨烫
2.1 需求分析
功能需求：机械臂携带熨斗，在布料表面按照预设轨迹移动，实现布料熨烫功能。
力控要求：熨斗与布料之间的力保持在 30 ± 5N，保证熨烫效果的同时避免损伤布料。
运动速度要求：熨烫过程中机械臂移动速度保持在 100mm/s，确保熨烫均匀。
2.2 方案
总体思路：机械臂携带熨斗，在布料表面按照预设轨迹移动，通过力控实现熨斗与布料之间的力保持在 30±5N，同时保证移动速度 100mm/s。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到布料上方安全高度。
- 机械臂以较低速度接近布料，当熨斗接触布料并达到目标力时，开始熨烫。
- 机械臂按照预设轨迹在布料表面移动，保持熨斗与布料之间的力在 30±5N。
- 熨烫完成后，机械臂抬升熨斗并返回起始位置。
视频如下：
2.3 力控参数设置
力控参考坐标系：实际 TCP 或者力控输出的指令 TCP。
力控方向：Z 轴开力控，其他轴不开。
enable = {false, false, true, false, false, false}目标力：Z 轴目标力 30 N，其他轴目标力不生效，建议设置为 0。
goal_force = {0, 0.0, 30, 0.0, 0.0, 0.0}参考轨迹：运动轨迹是用户设置的直线/圆弧，需要保证轨迹与布料表面平行。
导纳参数：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 2000, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}
2.4 问题及解决方案
运动过程中不能有停滞。
- 原因：停滞会导致局部温度过高，损伤布料。
- 解决方法：设置合理的运动速度，避免机械臂在布料表面停留。
不同布料厚度需要不同的力。
- 原因：布料厚度不同，所需的熨烫力也不同。
- 解决方法：根据布料厚度调整目标力，使用视觉系统检测布料厚度。
三、齿轮啮合
3.1. 需求分析
功能需求：机械臂携带齿轮，与固定齿轮实现精确啮合。
力控要求：齿轮啮合过程中，力保持在 5 ± 1N，避免齿轮损伤。
精度要求：齿轮啮合精度达到 0.1mm，确保齿轮正常运转。
3.2. 方案
总体思路：机械臂携带齿轮，通过力控实现与固定齿轮的精确啮合，保证啮合过程中的力在 5 ± 1N，同时确保啮合精度。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到固定齿轮上方安全高度。
- 机械臂以较低速度接近固定齿轮，当齿轮接触并达到目标力时，开始啮合。
- 机械臂通过力控调整姿态，实现齿轮的精确啮合。
- 啮合完成后，机械臂保持姿态，完成齿轮啮合操作。
视频如下：
3.3 力控参数设置
力控参考坐标系：TCP 坐标系，确保坐标系原点在齿轮中心。
力控方向：根据齿轮啮合方向确定，一般为 X 或 Y 轴。
目标力：根据齿轮大小和材质确定，一般为 5 ± 1N。
参考轨迹：齿轮啮合轨迹，需要保证轨迹与固定齿轮齿槽对齐。
导纳参数：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 1000, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0} enable = {false, false, true, false, false, false} goal_force = {0, 0.0, 5, 0.0, 0.0, 0.0}导纳参数（调整后）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 2000, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0} enable = {false, false, true, false, false, false} goal_force = {0, 0.0, 8, 0.0, 0.0, 0.0}导纳参数（最终）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {2000, 2000, 2000, 1000, 1000, 1000} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0} enable = {true, true, true, true, true, false} goal_force = {0, 0.0, 20, 0.0, 0.0, 0.0}
四、U盘自动插拔
4.1 需求分析
功能需求：机械臂携带 U 盘，实现与电脑 USB 接口的自动插拔。
力控要求：插拔过程中，力保持在 10 ± 2N，避免 USB 接口损伤。
精度要求：USB 接口对准精度达到 0.5mm，确保U盘正确插入。
4.2 方案
总体思路：机械臂携带 U 盘，通过力控实现与电脑 USB 接口的自动插拔，保证插拔过程中的力在 10 ± 2N，同时确保接口对准精度。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到电脑 USB 接口前方安全位置。
- 机械臂以较低速度接近 USB 接口，当 U 盘接触接口并达到目标力时，开始插入。
- 机械臂通过力控调整姿态，实现 U 盘的精确插入。
- 插入完成后，机械臂保持姿态，完成 U 盘插入操作。
- 拔出时，机械臂以较低速度拔出U盘，保持力在 10 ± 2N。
视频如下：
4.3 力控参数设置：
力控参考坐标系：TCP 坐标系，确保坐标系原点在 U 盘中心。
力控方向：
导槽插入阶段：通过导槽插入修正 U 盘 Rx、Ry 方向。
插入阶段：正常开启 X、Y、Z 方向力控，现场情况验证后发现 USB 接口物理结构误差，需要将 USB 口朝下旋转，Rx 给一个负方向力有助于插到底。
目标力：
导槽阶段，TCP-Z，方向目标力 1N，其他轴建议设置为 0。
插入阶段，TCP-Z，Rx 方向目标力 0.5N，其他轴建议设置为 0。
导纳参数：
导纳参数（导槽阶段）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 1000, 1000, 1000, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}导纳参数（插入阶段）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {1000, 1000, 1500, 1500, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}
五、防水盖安装
5.1. 需求分析
功能需求：机械臂携带防水盖，实现与设备的精确安装。
力控要求：安装过程中，力保持在 8 ± 2N，避免防水盖损伤。
精度要求：防水盖安装精度达到 0.2mm，确保防水效果。
5.2 方案
总体思路：机械臂携带防水盖，通过力控实现与设备的精确安装，保证安装过程中的力在 8 ± 2N，同时确保安装精度。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到设备上方安全高度。
- 机械臂以较低速度接近设备，当防水盖接触设备并达到目标力时，开始安装。
- 机械臂通过力控调整姿态，实现防水盖的精确安装。
- 安装完成后，机械臂保持姿态，完成防水盖安装操作。
视频如下：
5.3力控参数设置
力控参考坐标系：TCP 坐标系，确保坐标系原点在防水盖中心。
力控方向：
接近阶段，TCP-X、TCP-Y 开力控，其他轴不开。
下压阶段，TCP-X、TCP-Y、TCP-Z 开力控，其他轴不开。
目标力：
接近阶段，TCP-X、TCP-Y 方向目标力 2N，其他轴目标力不生效，建议设置为 0。
下压阶段，TCP-X、TCP-Y 方向目标力 0N，TCP-Z 方向目标力 5N，其他轴目标力不生效，建议设置为 0。
导纳参数：
导纳参数（接近阶段）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {500, 500, 0, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}导纳参数（下压阶段）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {500, 500, 800, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}
六、旋钮安装
6.1. 需求分析
功能需求：机械臂携带旋钮，实现与设备的精确安装。
力控要求：安装过程中，力保持在10 ± 2N，避免旋钮损伤。
精度要求：旋钮安装精度达到 0.1mm，确保旋钮正常操作。
6.2. 方案
总体思路：机械臂携带旋钮，通过力控实现与设备的精确安装，保证安装过程中的力在 10 ± 2N，同时确保安装精度。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到设备上方安全高度。
- 机械臂以较低速度接近设备，当旋钮接触设备并达到目标力时，开始安装。
- 机械臂通过力控调整姿态，实现旋钮的精确安装。
- 安装完成后，机械臂保持姿态，完成旋钮安装操作。
视频如下：
6.3 力控参数设置
力控参考坐标系：TCP 坐标系，确保坐标系原点在旋钮中心。
力控方向：
外圈圆环对齐搜孔，TCP-Z 开力控，其他轴不开。
内圈圆柱对齐搜孔，TCP-Z 开力控，其他轴不开。
目标力：
外圈圆环对齐搜孔，TCP-Z 方向目标力 8N，其他轴目标力不生效，建议设置为0。
内圈圆柱对齐搜孔，TCP-Z 方向目标力 5N，其他轴目标力不生效，建议设置为 0。
导纳参数：
导纳参数（外圈圆环对齐）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {500, 500, 0, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}导纳参数（内圈圆柱对齐）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {500, 500, 800, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}
七、铰链安装
7.1 需求分析
功能需求：机械臂携带铰链，实现与设备的精确安装。
力控要求：安装过程中，力保持在 8 ± 2N，避免铰链损伤。
精度要求：铰链安装精度达到 0.1 mm，确保铰链正常操作。
7.2. 方案
总体思路：机械臂携带铰链，通过力控实现与设备的精确安装，保证安装过程中的力在 8±2 N，同时确保安装精度。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到设备上方安全高度。
- 机械臂以较低速度接近设备，当铰链接触设备并达到目标力时，开始安装。
- 机械臂通过力控调整姿态，实现铰链的精确安装。
- 安装完成后，机械臂保持姿态，完成铰链安装操作。
视频如下：
7.3 力控参数设置
力控参考坐标系：TCP 坐标系，确保坐标系原点在铰链中心。
力控方向：
铰链旋入，TCP-Z 开力控，其他轴不开。
铰链下压，TCP-Z 开力控，其他轴不开。
目标力：
铰链旋入，TCP-Z 方向目标力 8N，其他轴目标力不生效，建议设置为0。
铰链下压，TCP-Z 方向目标力 5N，其他轴目标力不生效，建议设置为0。
导纳参数
导纳参数（铰链旋入）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 1000, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}导纳参数（铰链下压）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 1000, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}
八、驱动板安装
8.1 需求分析
功能需求：机械臂携带驱动板，实现与设备的精确安装。
力控要求：安装过程中，力保持在 5 ± 1N，避免驱动板损伤。
精度要求：驱动板安装精度达到 0.1mm，确保驱动板正常工作。
8.2 方案
总体思路：机械臂携带驱动板，通过力控实现与设备的精确安装，保证安装过程中的力在 5 ± 1N，同时确保安装精度。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到设备上方安全高度。
- 机械臂以较低速度接近设备，当驱动板接触设备并达到目标力时，开始安装。
- 机械臂通过力控调整姿态，实现驱动板的精确安装。
- 安装完成后，机械臂保持姿态，完成驱动板安装操作。
视频如下：
8.3 力控参数设置：
力控参考坐标系：TCP 坐标系，确保坐标系原点在驱动板中心。
力控方向：
位置确认，TCP-X、Rz 开力控，其他轴不开。
下压，TCP-Z 开力控，其他轴不开。
插槽，TCP-X 开力控，其他轴不开。
目标力：
位置确认，TCP-X 方向目标力 2N，其他轴目标力不生效，建议设置为 0。
下压，TCP-Z 方向目标力 5N，其他轴目标力不生效，建议设置为 0。
插槽，TCP-X 方向目标力 8N，其他轴目标力不生效，建议设置为 0。
导纳参数
导纳参数（位置确认）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {1000, 0, 0, 0, 0, 500} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}导纳参数（下压）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 1000, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}导纳参数（插槽）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {1000, 0, 0, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}
九、多段力控
9.1. 需求分析
功能需求：机械臂实现多段力控，适应不同的操作需求。
力控要求：不同阶段的力保持在设定值，误差不超过 0.5N。
精度要求：多段力控切换精度达到 0.1s，确保操作流畅。
9.2. 方案
总体思路：机械臂通过多段力控，实现不同操作阶段的力控制，保证各阶段的力在设定值，同时确保力控切换的流畅性。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到操作位置。
- 机械臂按照预设的多段力控参数，依次执行不同的操作阶段。
- 每个阶段结束后，机械臂自动切换到下一段力控参数。
- 所有阶段完成后，机械臂返回起始位置。
视频如下：
9.3 力控参数设置
力控参考坐标系：TCP 坐标系，确保坐标系原点在操作工具中心。
力控方向：TCP-Z 开力控，其他轴不开。
enable = {false, false, true, false, false, false}目标力：
第一段：TCP-Z 方向目标力 6N。
第二段：TCP-Z 方向目标力 1N。
第三段：TCP-Z 方向目标力 6N。
参考轨迹：根据操作需求设定的多段轨迹，确保轨迹与操作表面平行。
导纳参数：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {0, 0, 1000, 0, 0, 0} K = {0, 0, 0, 0, 0, 0}
十、充电接口插拔
10.1 需求分析
功能需求：机械臂携带充电接口，实现与设备的自动插拔。
力控要求：插拔过程中，力保持在 15 ± 3N，避免充电接口损伤。
精度要求：充电接口对准精度达到 0.5mm，确保充电正常。
10.2. 方案
总体思路：机械臂携带充电接口，通过力控实现与设备的自动插拔，保证插拔过程中的力在15 ± 3N，同时确保接口对准精度。
主要步骤：
- 机械臂从起始位置移动到设备充电接口前方安全位置。
- 机械臂以较低速度接近充电接口，当接口接触并达到目标力时，开始插入。
- 机械臂通过力控调整姿态，实现充电接口的精确插入。
- 插入完成后，机械臂保持姿态，完成充电接口插入操作。
- 拔出时，机械臂以较低速度拔出充电接口，保持力在15 ± 3N。
视频如下：
10.3 力控参数设置
力控参考坐标系：TCP 坐标系，确保坐标系原点在充电接口中心。
力控方向：
搜孔：TCP-Z 开力控，其他轴不开。
插拔：除 Rz 方向外，其他方向都开启力控。
目标力：
搜孔：TCP-Z 方向目标力 40N。
插拔：各方向目标力根据实际情况设定。
导纳参数
导纳参数（搜孔）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {1000.0, 1000.0, 2500.0, 100.0, 100.0, 50} K = {6000.0, 6000.0, 1000.0, 0.0, 0.0, 0.0}导纳参数（插拔）：
M = {20, 20, 20, 10, 10, 10} D = {600.0, 600.0, 3500.0, 200.0, 200.0, 200.0} K = {10.0, 10.0, 4000.0, 200.0, 200.0, 200.0}
10.4 问题及解决方案：
接口对准困难
- 原因：充电接口位置精度要求高，机械臂定位误差较大。
- 解决方法：使用视觉系统辅助定位，提高机械臂定位精度。
插拔力过大
- 原因：机械臂惯性导致力超过安全阈值。
- 解决方法：降低插拔速度，设置合理的力控参数。
接口损伤
- 原因：插拔过程中力过大或姿态不正确。
- 解决方法：优化力控参数，确保插拔过程中的力在安全范围内。