前言

将人工智能融合到传统产业，是我们长期思考的问题。在沈阳埃克斯邦科技有限公司（xBang）工作期间，我们发现磨抛领域是极佳的切入点，此书由此起源。

磨抛行业，从人类磨树枝、磨石头的岁月就开始了，到如今依然靠人手在磨、在抛，无论在欧美，还是在亚非，莫不如此，可谓传统至极。人手轻而易举就能实现的磨抛效果让机器去实现，竟让无数研究机构、企业“落荒而逃”，直到近几年人工智能技术的发展，才为该行业的有限解放照进了一缕光芒。

无人磨抛系统，是名副其实的光、机、电、软多专业融合体。从硬件方面而言，需要智能磨具、磨料、机器力觉、机器视觉、灵巧动力和高速实时计算的融合；从软件方面而言，需要实时控制、实时通信、实时信号处理，尤其是嵌入式人工智能的融合。而这就是本书的主要内容。

第一部分包含第一、二章，主要对磨抛及工业机器人的一些主要背景知识及基础理论进行概述，分别介绍磨抛和工业机器人的基础内容。

第二部分包含第三～七章，主要论述基于人工智能的自主磨抛系统的整体构建过程和关键技术。第三章重点阐述自主磨抛系统整体方案构建的一般流程和方法，先介绍系统硬件组成及软件框架，进而讲解如何调整方案以适应不同的磨抛需求。第四章介绍的控制技术是机器人磨抛控制系统的核心，该章介绍的构建基于力反馈的打磨机器人控制系统，主要阐述如何通过控制加工过程中的接触力来提高磨抛加工质量，同时也介绍了目前主要的力/位置控制算法及恒力控制策略。第五章介绍机器视觉系统，该系统的加入使得磨抛系统可同时加工多个工件，减少了工序运转的辅助时间，增加了系统的柔性加工能力，是磨抛系统的关键性技术。第六章研究了磨抛轨迹动态规划过程，系统地阐述机器人路径规划方法。这章还介绍了通过机器人坐标系统分析末端磨抛工具姿态变换过程的方法，以及基于机器人运动关节组合的最优轨迹规划方法和离线磨抛轨迹规划流程，并给出了设计磨抛位置点控制策略的实现方法。第七章主要介绍了智能磨抛系统的三个关键辅助子系统：末端夹具设计、末端工具快换系统及磨抛工件上下料系统。这章还详细介绍了夹具方案设计的一般方法及设计原则；快换系统整体的功能及其机械结构，以及实现功能的方式与可行性；机器人自动上下料系统设计，以及与磨抛系统结合的流程。

第三部分包含第八、九章，介绍了智能自主磨抛系统在工业实践中的两个应用案例，并详细介绍了针对不同磨抛任务的需要构建自主磨抛系统的方法。

本书理论环节系统性强、思路清晰、论述全面、可读性强，并且书中采用的技术方法几乎均为近年来的最新方法；案例具有代表性，可为同类需求提供重要参考。

最后，感谢沈阳埃克斯邦科技有限公司为我提供的适合磨抛研究的成套产品和磨抛大系统试验条件，也感谢我的家人，尤其是徐敬女士为我提供的温馨环境，让我得以顺利完成此书的编著工作。

王振

2021年4月