• CN:11-2187/TH
  • ISSN:0577-6686

机械工程学报 ›› 2025, Vol. 61 ›› Issue (10): 395-413.doi: 10.3901/JME.2025.10.395

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接触丰富的自动装配方法研究进展:机器人装配接触力控制技能学习

李明富1,2,3, 王飞鸿1, 朱凌枫1, 李想1, 雷高攀1,2, 刘翊1,2, 李林凌4, 侯宇葵5, 胡余良6   

  1. 1. 湘潭大学机械工程与力学学院 湘潭 411105;
    2. 复杂轨迹加工工艺及装备教育部工程研究中心 湘潭 411105;
    3. 焊接机器人与应用技术湖南省重点实验室 湘潭 411105;
    4. 北京空间飞行器总体设计部 北京 100094;
    5. 中国空间技术研究院钱学森空间技术实验室 北京 100094;
    6. 广东顺德为艾斯机器人有限公司 佛山 528300
  • 收稿日期:2024-06-01 修回日期:2024-11-11 发布日期:2025-07-12
  • 作者简介:李明富(通信作者),男,1979年出生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为智能机器人、智能制造。E-mail:mingfuli@xtu.edu.cn;limingfu2001@foxmail.com;王飞鸿,男,1998年出生,硕士研究生。主要研究方向为机器人控制、深度学习和强化学习。E-mail:wangfeihong934@163.com;朱凌枫,男,1999年出生,硕士研究生。主要研究方向为机器人控制、深度学习和强化学习。E-mail:202221542060@smail.xtu.edu.cn;李想,男,1999年出生,硕士研究生。主要研究方向为机器人控制和机器视觉。;E-mail:18242812210@163.com;雷高攀,男,1996年出生,博士,讲师。主要研究方向为特种加工及智能制造。;E-mail:leigp@xtu.edu.cn;刘翊,男,1985年出生,教授,博士研究生导师。主要研究方向为虚拟/增强装配、智能算法、动力学仿真。E-mail:liuyi@xtu.edu.cn;李林凌,男,1973年出生,博士,研究员。主要研究方向为深空探测技术及装备。E-mail:lilinling@tsinghua.org.cn;侯宇葵,男,1968年出生,博士,研究员。主要研究方向为航天体系设计、空间技术战略规划、空间低温技术。;E-mail:321762776@qq.com;胡余良,男,1976年出生,高级工程师。主要研究方向为自动装配技术及装备。E-mail:hyl@weasi.com
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(52375519)和国家重点研发(2021YFF0500300)资助项目。

Research Progress on Contact-rich Automated Assembly Methods:Learning Robotic Assembly Contact Force Control Skills

LI Mingfu1,2,3, WANG Feihong1, ZHU Lingfeng1, LI Xiang1, LEI Gaopan1,2, LIU Yi1,2, LI Linling4, HOU Yukui5, HU Yuliang6   

  1. 1. School of Mechanical Engineering and Mechanics, Xiangtan University, Xiangtan 411105;
    2. Engineering Research Center of Complex Tracks Processing Technology and Equipment of Ministry of Education, Xiangtan 411105;
    3. Key Laboratory of Welding Robot and Application Technology of Hunan Province, Xiangtan 411105;
    4. Beijing Institute of Spacecraft System Engineering, Beijing 100094;
    5. Qian Xuesen Laboratory of Space Technology of China Academy of Space Technology, Beijing 100094;
    6. Guangdong Shunde Weasi Robot Co., Ltd., Foshan 528300
  • Received:2024-06-01 Revised:2024-11-11 Published:2025-07-12

摘要: 由于制造误差、定位误差、接触变形和表面质量不一致等因素的综合影响,装配接触力呈现随机扰动现象,导致具有接触丰富特点的自动装配发生卡阻、不符合工艺要求,甚至损坏零部件。最新研究表明,在解决接触丰富的自动装配问题时,基于学习方法进行装配接触控制是最有效的途径之一。鉴于目前强化学习方法在接触丰富的机器人装配中取得了显著性进展,基于机器人自动装配领域的研究现状,对具有接触丰富特点的装配特征进行分析和统计,提出甄别接触丰富装配的判别指标。通过对相关研究领域文献的分析,将机器人自动装配过程中的接触力控制技能学习方法分为基于强化学习的接触控制方法、面向奖励工程的接触控制方法和模拟到现实的接触控制方法等三大类,并对这三大类方法分别进行综述和分析。最后,对接触丰富的机器人自动装配控制技能学习的未来发展趋势进行了分析和展望。

关键词: 机器人装配, 自动装配, 接触丰富, 接触力调整技能学习, 强化学习

Abstract: Due to the combined effects of manufacturing errors, positioning errors, contact deformations, and inconsistent surface qualities, the assembly contact forces exhibit random disturbances, leading to issues such as jamming, non-compliance with process requirements, and even component damage in contact-rich automated assembly. Recent research has shown that employing learning-based approaches for assembly contact control is one of the most effective strategies to address contact-rich automated assembly problems. Considering the significant progress made by reinforcement learning methods in contact-rich robotic assembly, this paper analyzes and statistically characterizes assembly features with contact-rich characteristics in the field of robotic automated assembly. It proposes discriminative indicators for identifying contact-rich assembly situations. Through an analysis of relevant literature in the field, the methods for learning contact force control in robotic automated assembly are categorized into three main types:reinforcement learning-based contact control methods, reward-engineered contact control methods, and simulation-to-reality contact control methods. Each of these categories is reviewed and analyzed. Finally, an analysis and outlook on the future development trends of learning contact-rich robotic automated assembly control skills is provided.

Key words: robot assembly, automatic assembly, contact-rich, contact force adjustment skills learning, reinforcement learning

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