機(jī)器人發(fā)展方向

1、吉林JI學(xué)*海爭院焊接機(jī)器人的現(xiàn)狀系別機(jī)電工程系專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化方向機(jī)電一體化課程名稱學(xué)號06090732姓名賴廣穎指導(dǎo)教師王麗老師設(shè)計(jì)時(shí)間2012年4月2012年4月 8日目錄 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark24 o Current Document 一、焊接機(jī)器人國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀1 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document 二、焊接機(jī)器人在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用2 HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 2.1、焊接機(jī)器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀2 HYPERLINK l b

2、ookmark36 o Current Document 2.2、焊縫跟蹤技術(shù)的研究2 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 2.3焊接機(jī)器人最新進(jìn)展3 HYPERLINK l bookmark49 o Current Document 三、 焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢4 HYPERLINK l bookmark53 o Current Document 3.1、焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢4 HYPERLINK l bookmark57 o Current Document 3.1.1、機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)： 4 HYPERLINK l bookmark61 o

3、Current Document 3.1.2、機(jī)器人控制系統(tǒng)： 4 HYPERLINK l bookmark65 o Current Document 3.1.3、機(jī)器人傳感技術(shù)：5 HYPERLINK l bookmark69 o Current Document 3.1.4、 網(wǎng)絡(luò)通信功能：5 HYPERLINK l bookmark73 o Current Document 3.1.5、 機(jī)器人遙控和監(jiān)控技術(shù)5 HYPERLINK l bookmark77 o Current Document 3.1.6、虛擬機(jī)器人技術(shù)：6 HYPERLINK l bookmark81 o Curren

4、t Document 3.1.7、機(jī)器人性能價(jià)格比： 6 HYPERLINK l bookmark85 o Current Document 3.1.8、多智能體調(diào)控技術(shù)：6 HYPERLINK l bookmark89 o Current Document 3.2、焊接機(jī)器人的技術(shù)展望6 HYPERLINK l bookmark93 o Current Document 3.2.1、視覺控制技術(shù)7 HYPERLINK l bookmark97 o Current Document 3.2.2、模糊控制技術(shù)7 HYPERLINK l bookmark101 o Current Document

5、 3.2.3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)7 HYPERLINK l bookmark104 o Current Document 3.2.4、嵌入式控制技術(shù)8 HYPERLINK l bookmark107 o Current Document 3.3、 焊接機(jī)器人未來研究的熱點(diǎn)及發(fā)展方向8一、焊接機(jī)器人國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀從機(jī)器人誕生到本世紀(jì)80年代初，機(jī)器人技術(shù)經(jīng)歷了一個(gè)長期緩慢的發(fā)展過程。到了 90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛 速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不斷提高，而機(jī)器人的制 造成本和價(jià)格卻不斷下降。在西方社會(huì)，和機(jī)器人價(jià)格

6、相反的是，人的勞動(dòng)力成本有不斷增 長的趨勢。把1990年的機(jī)器人價(jià)格指數(shù)和勞動(dòng)力成本指數(shù)都作為參考值100，至2000年， 勞動(dòng)力成本指數(shù)為140，增長了 40%；而機(jī)器人在考慮質(zhì)量因素的情況下價(jià)格指數(shù)低于20， 降低了 80%，在不考慮質(zhì)量因素的情況下，機(jī)器人的價(jià)格指數(shù)約為40，降低了 60%.這里， 不考慮質(zhì)量因素的機(jī)器人價(jià)格是指現(xiàn)在的機(jī)器人實(shí)際價(jià)格與過去相比較；而考慮質(zhì)量因素是 指由于機(jī)器人制造工藝技術(shù)水平的提高，機(jī)器人的制造質(zhì)量和性能即使在同等價(jià)格的條件下 也要比以前高，因此，如果按過去的機(jī)器人同等質(zhì)量和性能考慮，機(jī)器人的價(jià)格指數(shù)應(yīng)該更 低。由此可以看出，在西方國家，由于勞動(dòng)力成本的提

7、高為企業(yè)帶來了不小的壓力，而機(jī)器 人價(jià)格指數(shù)的降低又恰巧為其進(jìn)一步推廣應(yīng)用帶來了契機(jī)。減少員工與增加機(jī)器人的設(shè)備投 資，在兩者費(fèi)用達(dá)到某一平衡點(diǎn)的時(shí)候，采用機(jī)器人的利顯然要比采用人工所帶來的利大， 它一方面可大大提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平，從而提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，同時(shí)又可提升企業(yè)的產(chǎn) 品質(zhì)量，提高企業(yè)的整體競爭力。雖然機(jī)器人一次性投資比較大，但它的日常維護(hù)和消耗相 對于它的產(chǎn)出遠(yuǎn)比完成同樣任務(wù)所消耗的人工費(fèi)用小。因此，從長遠(yuǎn)看，產(chǎn)品的生產(chǎn)成本還 會(huì)大大降低。而機(jī)器人價(jià)格的降低使一些中小企業(yè)投資購買機(jī)器人變得輕而易舉。因此，工 業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用在各行各業(yè)得到飛速發(fā)展。根據(jù)UNECE的統(tǒng)計(jì)，2001年全世

8、界有75萬臺(tái)工 業(yè)機(jī)器人用于工業(yè)制造領(lǐng)域，其中38.9萬在日本、19.8萬在歐盟、9萬在北美，7.3萬在 其余國家。至2004年底全世界在役的工業(yè)機(jī)器人至少有約100萬。我國的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，目前已基本掌握了機(jī)器人操 作機(jī)的設(shè)計(jì)國的工業(yè)機(jī)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)， 生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人；弧焊機(jī)器 人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看，我器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比 還有一定的距離，如：可靠性低于國外產(chǎn)品；機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域窄，生產(chǎn) 線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距

9、；應(yīng)用規(guī)模小，沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè)。當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求，單戶單次重新設(shè)計(jì)，品種規(guī)格多、批量 小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低，而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切 需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃，搞好系列化、通用化、模塊化設(shè)計(jì)， 積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。二、焊接機(jī)器人在焊接生產(chǎn)中的應(yīng)用2.1、焊接機(jī)器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等 多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，當(dāng)前對機(jī)器人技術(shù)的研究十分活躍。從目前國內(nèi)外研究現(xiàn)狀來看， 焊接機(jī)器人技術(shù)研究主要集中在焊縫跟蹤技術(shù)、離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)、多機(jī)器人協(xié)調(diào)控

10、 制技術(shù)、專用弧焊電源技術(shù)、焊接機(jī)器人系統(tǒng)仿真技術(shù)、機(jī)器人用焊接工藝方法、遙控焊接 技術(shù)等七個(gè)方面。2.2、焊縫跟蹤技術(shù)的研究焊接機(jī)器人施焊過程中，由于焊接環(huán)境各種因素的影響，如：強(qiáng)弧光輻射、高溫、煙塵、 飛濺、坡口狀況、加工誤差、夾具裝夾精度、表面狀態(tài)和工件熱變形等，實(shí)際焊接條件的變 化往往會(huì)導(dǎo)致焊炬偏離焊縫，從而造成焊接質(zhì)量下降甚至失敗。焊縫跟蹤技術(shù)的研究就是根 據(jù)焊接條件的變化要求弧焊機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)檢測出焊縫的偏差，并調(diào)整焊接路徑和焊接參 數(shù)，保證焊接質(zhì)量的可靠性。焊縫跟蹤技術(shù)的研究以傳感器技術(shù)與控制理論方法為主，其中 傳感技術(shù)的研究又以電弧傳感器和光學(xué)傳感器為主。電弧傳感器是從焊接電弧

11、自身直接提取 焊縫位置偏差信號，實(shí)時(shí)性好，焊槍運(yùn)動(dòng)靈活，符合焊接過程低成本自動(dòng)化的要求，適用于 熔化極焊接場合。電弧傳感的基本原理是利用焊炬與工件距離的變化而引起的焊接參數(shù)變 化，來探測焊炬高度和左右偏差。電弧傳感器一般分為三類：并列雙絲電弧傳感器、擺動(dòng)電 弧傳感器、旋轉(zhuǎn)式掃描電弧傳感器，其中旋轉(zhuǎn)電弧傳感器比前兩者的偏差檢測靈敏度高，控 制性能較好。光學(xué)傳感器的種類很多，主要包括紅外、光電、激光、視覺、光譜和光纖式， 光學(xué)傳感器的研究又以視覺傳感器為主，視覺傳感器所獲得的信息量大，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和 圖像處理的最新技術(shù)，大大增強(qiáng)弧焊機(jī)器人的外部適應(yīng)能力。激光跟蹤傳感具有優(yōu)越的性 能，成為最有前途

12、、發(fā)展最快的焊接傳感器。另一方面，由于近代模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的出 現(xiàn)以及應(yīng)用到焊接這個(gè)復(fù)雜的非線性系統(tǒng)中，使得焊縫跟蹤進(jìn)入了智能焊縫跟蹤的新時(shí)代。2.3焊接機(jī)器人最新進(jìn)展隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。 制造價(jià)格不斷降低，而其質(zhì)量與性能卻在迅速提高。工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人已廣泛地應(yīng)用于各種自動(dòng)化生產(chǎn)線，由操作機(jī)（機(jī)械本體）、 控制器、伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成，是一種仿人操作、自動(dòng)控制，可重復(fù)編程，能 在一維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動(dòng)生產(chǎn)設(shè)備，工業(yè)機(jī)器人包括模仿人類關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)的 關(guān)節(jié)型工業(yè)型機(jī)器人、直角坐標(biāo)型機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人、球坐標(biāo)型

13、機(jī)器人、噴漆機(jī)器 人、焊接機(jī)器人等等。（1）機(jī)器人操作機(jī)：通過有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，機(jī)器人 操作機(jī)已實(shí)現(xiàn)了優(yōu)化設(shè)計(jì)。（2）并聯(lián)機(jī)器人：采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測量及加工，這是機(jī) 器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。（3）控制系統(tǒng)：控制系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高，已由過去控制標(biāo)準(zhǔn)的6軸機(jī)器人發(fā)展到 現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸，并且實(shí)現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。（4）傳感系統(tǒng)：激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器在機(jī)器人系統(tǒng)中已得到成功應(yīng)用， 并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了 機(jī)器人的作

14、業(yè)性能和對環(huán)境的適應(yīng)性。日本KAWASALI、YASKAWA、FANLC和瑞典ABB、德國 KLKA、BEIS等公司都推出了該類產(chǎn)品。先進(jìn)機(jī)器人。近年來，人類活動(dòng)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用也從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng) 域發(fā)展。在海洋開發(fā)，消防、戰(zhàn)斗系統(tǒng)，宇宙探測，采掘，建筑，醫(yī)療服務(wù)，娛樂等行業(yè)都 提出了自動(dòng)化和機(jī)器人化的要求，如核事故機(jī)器人、醫(yī)用機(jī)器人、消防機(jī)器人、仿生機(jī)器人、 軍用機(jī)器人、太空機(jī)器人等。三、焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢3.1、焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢目前國際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究。從機(jī)器人技術(shù)發(fā) 展趨勢看，焊接機(jī)器人和其它工業(yè)機(jī)器人一樣，不斷向智能化和多樣化方向發(fā)展

15、。具體而言， 表現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：3.1.1、機(jī)器人操作機(jī)結(jié)構(gòu)：通過有限元分析、模態(tài)分析及仿真設(shè)計(jì)等現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的運(yùn)用，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人操作機(jī)構(gòu) 的優(yōu)化設(shè)計(jì)。探索新的高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，進(jìn)一步提高負(fù)載/自重比。例如，以德國KUKA公司為代表 的機(jī)器人公司，已將機(jī)器人并聯(lián)平行四邊形結(jié)構(gòu)改為開鏈結(jié)構(gòu)，拓展了機(jī)器人的工作范圍， 加之輕質(zhì)鋁合金材料的應(yīng)用，大大提高了機(jī)器人的性能。此外采用先進(jìn)的RV減速器及交流 伺服電機(jī)，使機(jī)器人操作機(jī)幾乎成為免維護(hù)系統(tǒng)。機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。例如，關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系 統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國外已有模塊化裝配機(jī) 器

16、人產(chǎn)品問市。機(jī)器人的結(jié)構(gòu)更加靈巧，控制系統(tǒng)愈來愈小，二者正朝著一體化方向發(fā)展。采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測量及加工，這是機(jī)器人技術(shù)向數(shù)控技 術(shù)的拓展，為將來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。意大利COMAU公司，日本FANUC 等公司已開發(fā)出了此類產(chǎn)品。3.1.2、機(jī)器人控制系統(tǒng)：重點(diǎn)研究開放式，模塊化控制系統(tǒng)。向基于pc機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展，便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化；器件集成度提高，控制柜日見小巧，且采用模 塊化結(jié)構(gòu)；大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性?？刂葡到y(tǒng)的性能進(jìn)一步提高， 已由過去控制標(biāo)準(zhǔn)的6軸機(jī)器人發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸，并且實(shí)現(xiàn)了軟件伺服 和全

17、數(shù)字控制。人機(jī)界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng) 絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。編程技術(shù)除進(jìn)一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實(shí)用化將成為研究重 點(diǎn)，在某些領(lǐng)域的離線編程已實(shí)現(xiàn)實(shí)用化。3.1.3、機(jī)器人傳感技術(shù)：機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝 配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了激光傳感器、視覺傳感器和力傳感器，并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自 動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對環(huán)境 的適應(yīng)性。遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及

18、決策控制。為進(jìn)一步提高機(jī)器人的智能和適應(yīng)性，多種傳感器的使用是其問題解決的關(guān)鍵。 其研究熱點(diǎn)在于有效可行的多傳感器融合算法，特別是在非線性及非平穩(wěn)、非正態(tài)分布的情 形下的多傳感器融合算法。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。3.1.4、網(wǎng)絡(luò)通信功能：日本YASKAWA和德國KUKA公司的最新機(jī)器人控制器已實(shí)現(xiàn)了與Canbus、Profibus 總線及一些網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)接，使機(jī)器人由過去的獨(dú)立應(yīng)用向網(wǎng)絡(luò)化應(yīng)用邁進(jìn)了一大步，也使機(jī)器 人由過去的專用設(shè)備向標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備發(fā)展。3.1.5、機(jī)器人遙控和監(jiān)控技術(shù)在一些諸如核輻射、深水、有毒等高危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行焊接或其它作業(yè)，需要有遙控的 機(jī)器人代替人去工作。當(dāng)代遙控機(jī)器人

19、系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操 作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智 能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng) 成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。多機(jī)器人和操作者之間的協(xié)調(diào)控制，可通過網(wǎng)絡(luò)建立大范圍內(nèi)的機(jī) 器人遙控系統(tǒng)，在有時(shí)延的情況下，建立預(yù)先顯示進(jìn)行遙控等。3.1.6、虛擬機(jī)器人技術(shù)：虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制，如使遙控機(jī)器 人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人?；诙鄠鞲衅?、多媒體和虛擬現(xiàn) 實(shí)以及臨場感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。3.1.7、

20、機(jī)器人性能價(jià)格比：機(jī)器人性能不斷提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修，而單機(jī)價(jià)格不 斷下降。由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，使機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性有了 很大提高。過去機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性MTBF 一般為幾千小時(shí)，而現(xiàn)在已達(dá)到5萬小時(shí)，可以 滿足任何場合的需求。3.1.8、多智能體調(diào)控技術(shù)：這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。主要對多智能體的群體體系結(jié)構(gòu)、相互間的通 信與磋商機(jī)理，感知與學(xué)習(xí)方法，建模和規(guī)劃、群體行為控制等方面進(jìn)行研究。近年來，人類的活動(dòng)領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，機(jī)器人應(yīng)用也從制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域發(fā)展。像 海洋開發(fā)、宇宙探測、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂等行業(yè)都提

21、出了自動(dòng)化和機(jī) 器人化的要求。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點(diǎn)是工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因 而對機(jī)器人的要求更高，需要機(jī)器人具有行走功能，對外感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力 等，是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。可以預(yù)見，在21世紀(jì)各種先進(jìn)的機(jī)器人系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入人類生活的各個(gè)領(lǐng)域，成為人類良 好的助手和親密的伙伴。3.2、焊接機(jī)器人的技術(shù)展望為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向大型、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和開放方向發(fā)展的需要，國際機(jī)器人界都在 加大科研力度，對機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行深入研究。從機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢看，智能化控制技術(shù)將 是焊接機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的主要方向。3.2.1、視覺控制技術(shù)焊接機(jī)器人視覺控制技術(shù)是通過對焊接區(qū)圖

22、像進(jìn)行采集，產(chǎn)生視頻信號送至圖像處理 機(jī)，對圖像進(jìn)行快速處理并提取跟蹤特征參量，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別和計(jì)算，通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解得 到機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置給定值，最后控制高精度的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整機(jī)器人的位姿。視覺控 制的關(guān)鍵在于視覺測量，在焊接過程中視覺技術(shù)分為直接視覺傳感和間接視覺傳感二種形 式。直接視覺傳感技術(shù)是一種常用的非接觸式傳感形式，其主要優(yōu)點(diǎn)是不接觸工件，不干擾 正常的焊接過程，獲取的信息量大，通用性強(qiáng)。早先，研究人員直接利用電弧光照射熔池前 方的工件間隙獲取焊接區(qū)焊縫信息，根據(jù)熔池前方不同遠(yuǎn)近處電弧光強(qiáng)度的閃爍來實(shí)現(xiàn)焊接 過程中的焊縫跟蹤；典型的例子是利用帶有CCD攝像機(jī)的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對

23、焊接熔池行 為進(jìn)行觀察和控制；現(xiàn)在，基于激光三角形的視覺系統(tǒng)具有高度的靈活性，價(jià)格低，精度高， 獲取信息能力強(qiáng)，且不受周圍噪聲和電弧產(chǎn)生的高溫影響，其獲得的信息可以用于多種自適 應(yīng)功能。弧焊中使用激光視覺系統(tǒng)可以抗電弧輻射、火焰、熱金屬飛濺、振動(dòng)、沖擊和高溫， 這種傳感器正在成為智能自適應(yīng)焊接機(jī)器人焊接優(yōu)先選用的視覺系統(tǒng)。3.2.2、模糊控制技術(shù)由于焊接機(jī)器人系統(tǒng)具有非線性和時(shí)變特點(diǎn)，難以用精確的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述，用傳統(tǒng) 的控制方法難以實(shí)現(xiàn)最佳控制，而模糊控制具有自適應(yīng)和魯棒性等特點(diǎn)，它為機(jī)器人焊接控 制提供了一個(gè)理想的控制方法。模糊控制是智能控制的較早形式，它吸取了人的思維具有模 糊性的特點(diǎn)

24、，使用模糊數(shù)學(xué)中的隸屬函數(shù)、模糊關(guān)系、模糊推理和決策等工具，巧妙地綜合 了人們的直覺經(jīng)驗(yàn)，從而在其他經(jīng)典控制理論和現(xiàn)代控制理論不太奏效的場合能夠?qū)崿F(xiàn)較滿 意的控制。將模糊控制理論和實(shí)際焊接過程相結(jié)合，發(fā)展成為專用焊接控制器，進(jìn)一步發(fā)展 成為了通用型焊接模糊控制器。模糊控制具有較完善的控制規(guī)則，但模糊控制綜合定量知識(shí) 的能力較差，當(dāng)對象動(dòng)態(tài)特性發(fā)生變化，或者受到隨機(jī)干擾的影響都會(huì)影響模糊控制的效果。 因此，在模糊控制理論方面，人們對常規(guī)模糊控制進(jìn)行了改進(jìn)，設(shè)計(jì)了一些高性能模糊控制 器，有效解決精度較低、自適應(yīng)能力有限及設(shè)備產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象等問題。3.2.3、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦的某些結(jié)構(gòu)、機(jī)理以及人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對系統(tǒng)進(jìn)行控 制，它是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為人工智能的一種途徑在控制領(lǐng)域的滲透。用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng) 適應(yīng)性、魯棒性均較好，能處理時(shí)變、多因素、非線性等復(fù)雜