焊接机器人技术的发展

1、.：.；焊接机器人技术的开展关键字： 焊接 柔性 跟踪 调控 高精度 自动化摘要：焊接是制造业中重要的加工工艺方法之一，由于诸多飞速开展着的要素的推进，焊接制造工艺正阅历着从手工焊到自动焊的过渡。焊接过程自动化、机器人化以及智能化已成为焊接行业的开展趋势，智能化焊接技术已成为焊接界研讨的新热点。传统的焊接工艺实施主要依托手工操作和人工阅历，具有环境恶劣、劳动强度高、消费效率低、产质量量不稳定的特点，难以实现高精度的焊接要求。随着计算机与自动化技术的浸透，曾经由传统的手任务业逐渐开展成一定规模的机械化、自动化以及机器人焊接制造。由于焊接机器人具有高效率、质量稳定、通用性强、任务可靠的优点，遭到人

2、们越来越多的注重。在焊接消费中采用机器人技术，可以提高消费率、改善劳动条件、稳定和保证焊接质量、实现小批量产品的焊接自动化。采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。目前，国内外大量运用的焊接机器人系统，从整体上看根本都属于示教再现型的焊接机器人。这类焊接机器人对焊接作业条件的稳定性要求严厉，焊接过程中缺乏“柔性和顺应性，表现出明显的缺陷。为了抑制机器人焊接过程中各种不确定性要素对焊接质量的影响，提高机器人作业的智能化程度和任务的可靠性，研讨探求智能化焊接机器人的关键技术已成为必需。为了改良示教再现型焊接机器人的顺应功能，需求从模拟焊工察看觉得、思索决策、以及协调操作等人工智能行为入

3、手，研讨智能焊接机器人的关键技术，并开展智能型的焊接机器人，推进机器人焊接的智能化程度提高。内容：1、焊接机器人的开展历程自从世界上第一台工业机人UNIMATE于1959年在美国诞生以来，机器人的运用和技术开展阅历了三个阶段：第一代是示教再现型机器人。这类机器人操作简单，不具备外界信息的反响才干，难以顺应任务环境的变化，在现代化工业消费中的运用遭到很大限制。第二代是具有感知才干的机器人。这类机器人对外界环境有一定的感知才干，具备如听觉、视觉、触觉等功能，任务时借助传感器获得的信息，灵敏调整任务形状，保证在顺应环境的情况下完成任务。第三代是智能型机器人。这类机器人不但具有觉得才干，而且具有独立判

4、别、行动、记忆、推理和决策的才干，能顺应外部对象、环境协调地任务，能完成更加复杂的动作，还具备缺点自我诊断及修复才干。由于早期的焊接机器人缺乏“柔性，焊接途径和焊接参数须根据实践作业条件预先设置，任务时存在明显的缺陷。随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的开展，焊接机器人也由单一的单机示教再现型向以智能化为中心的多传感、智能化的柔性加工单元系统方向开展。我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研讨。到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。而在国外，工业机器人曾经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的运用。鉴于当时的国内外情势

5、，国家“七五攻关方案将工业机器人的开发列入了方案，对工业机器人进展了攻关，特别是把运用作为考核的重要内容，这样就把机器人技术和用户严密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了适用化的方向。与此同时于1986年将开展机器人列入国家863高科技方案。在国家863方案实施五周年之际，邓小平同志提出了开展高科技，实现产业化的目的。在国内市场开展的推进下，以及对机器人技术研讨的技术贮藏的根底上，863主题专家组及时对主攻方向进展了调整和延伸，将工业机器人及运用工程作为研讨开发重点之一，提出了以运用带动关键技术和根底研讨的开展方针，以后又列入国家八五和九五中。经过十几年的继续努力，在国家的组织和支持下，我

6、国焊接机器人的研讨在根底技术、控制技术、关键元器件等方面获得了艰苦进展，并已进入运用化阶段，构成了点焊、弧焊机器人系列产品，可以实现小批量消费。2、焊接机器人的运用情况： 我国焊接机器人的运用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在70年代末，上海电焊机厂与上海电开工具研讨所，协作研制的直角坐标机械手，胜利地运用于上海牌轿车底盘的焊接。一汽是我国最早引进焊接机器人的企业，1984年起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌轿车的车身焊接和“解放牌车身顶盖的焊接。1986年胜利将焊接机器人运用于前围总成的焊接，并于1

7、988年开发了机器人车身总焊线 。80年代末和90年代初，德国群众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂消费轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度与配备程度，让我们认识到了与国外的宏大差距。随后二汽在货车及轻型车工程中都引进了焊接机器人。可以说90年代以来的技术引进和消费设备、工艺配备的引进使我国的汽车制造程度由原来的作坊式消费提高到规模化消费，同时使国外焊接机器人大量进入中国。由于我国根底设备建立的高速开展带动了工程机械行业的昌盛，工程机械行业也成为较早援用焊接机器人的行业之一。近年来由于我国经济的高速开展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开场寻求自动化焊接技术，焊接机器人逐渐崭

8、露头角。铁路机车行业由于我国货运、客运、城市地铁等需求量的不断添加，以及列车提速的需求，机器人的需求不断处于稳步增长态势。据2001年统计，全国共有各类焊接机器人1040台，汽车制造和汽车零部件消费企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的76%。在汽车行业中点焊机器人与弧焊机器人的比例为3：2，其他行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械10%、摩托车6%、铁路车辆4%、锅炉1%等行业。焊接机器人也主要分布在全国几大汽车制造厂， 从中还能看出，我国焊接机器人的行业分布不平衡，也不够广泛。 进入21世纪由于国外汽车巨头的不断涌入，汽车行业迅猛开展，我国汽车行业的机器人安装台数迅速添加，2002

9、、2003、2004年每年都有近千台的数量增长。估计我国目前焊接机器人的安装台数在4000台左右。汽车行业焊接机器人所占的比例会进一步提高。 目前在我国运用的机器人主要分日系、欧系和国产三种。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。国产机器人主要是沈阳新松机器人公司产品。 目前在我国运用的工业机器人中，国产机器人的数量缺乏100台，特别是近两年新安装的机器人焊接系统中曾经看不到中国机器人的身影，虽然我国曾经具有自主知识产权的焊接机器人系列产品，但却不能批量消费，构成规模，

10、有以下几个主要缘由： 国内机器人价钱没有优势。近10年来，进口机器人的价钱大幅度降低，从每台78万美圆降低到23万美圆，使我国自行制造的普通工业机器人在价钱上很难与之竞争。特别是我国在研制机器人的初期，没有同步开展相应的零部件产业，如伺服电机、减速机等需求进口，使价钱难以降低，所以机器人消费本钱降不下来；我国焊接配备程度与国外还存在很大差距，这一点也间接影响了国内机器人的开展。对于机器人的最大用户汽车白车身消费厂来说，目前几乎一切的配备都来从国外引进，国产机器人几乎找不到扮演的舞台。 我们应该成认国产机器人无论从控制程度还是可靠性等方面与国外公司还存在一定的差距。国外工业机器人是个非常成熟的工

11、业产品，阅历了30多年的开展历程，而且在实践消费中不断地完善和提高，而我国那么处于一种单件小批量的消费形状。 国内机器人消费厂家处于幼儿期，还需求政府政策和资金的支持。焊接机器人是个机电一体化的高技术产品，单靠企业的本身才干是不够的，需求政府对机器人消费企业及运用国产机器人系统的企业给予一定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的开展。当前焊接机器人的运用迎来了难得的开展机遇。一方面，随着技术的开展，焊接机器人的价钱不断下降，性能不断提升；另一方面，劳动力本钱不断上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需求提升加工手段，提高产质量量和加强企业竞争力，这一切预示着机器人运用及开展前景空间宏大。3、运用

12、焊接机器人的意义 焊接机器人之所以可以占据整个工业机器人总量的40%以上，与焊接这个特殊的行业有关，焊接作为工业“裁缝，是工业消费中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的任务环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产质量量起决议性的影响。归纳起来采用焊接机器人有以下主要意义： 1稳定和提高焊接质量,保证其均一性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决议作用。采用机器人焊接时对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人的要素影响较小,降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量是稳定的。而人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，因此很难做到质量的均一

13、性。 2改善了工人的劳动条件。采用机器人焊接工人只是用来装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等，对于点焊来说工人不再搬运笨重的手工焊钳，使工人从大强度的膂力劳动中解脱出来。 3提高劳动消费率。机器人没有疲劳，一天可24小时延续消费，另外随着高速高效焊接技术的运用，运用机器人焊接，效率提高的更加明显。 4产品周期明确，容易控制产品产量。机器人的消费节拍是固定的，因此安排消费方案非常明确。 5可缩短产品改型换代的周期,减小相应的设备投资。可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是他可以经过修正程序以顺应不同工件的消费。 4、焊接机器人的技术研讨机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学

14、、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而构成的高新技术，当前对机器人技术的研讨非常活泼。从目前国内外研讨现状来看，焊接机器人技术研讨主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与途径规划技术、多机器人协调控制技术、公用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术等方面。4.1 焊缝跟踪技术的研讨焊接机器人施焊过程中，由于环境要素的影响，如：强弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口情况、加工误差、夹具装夹精度、外表形状和工件热变形等，实践焊接条件的变化往往会导致焊炬偏离焊缝，从而呵斥焊接质量下降甚至失败。焊缝跟踪技术的研讨就是根据焊接条件的变化要求弧焊机器人可以实时检测出焊缝的偏向

15、，并调整焊接途径和焊接参数，保证焊接质量的可靠性。焊缝跟踪技术的研讨以传感器技术与控制实际方法为主， 其中传感技术的研讨又以电弧传感器和光学传感器为主。电弧传感器是从焊接电弧本身直接提取焊缝位置偏向信号，实时性好，焊枪运动灵敏，符合焊接过程低本钱自动化的要求，适用于熔化极焊接场所。电弧传感的根本原理是利用焊炬与工件间隔 的变化而引起的焊接参数变化，来探测焊炬高度和左右偏向。电弧传感器普通分为三类：并列双丝电弧传感器、摆动电弧传感器、旋转式扫描电弧传感器，其中旋转电弧传感器比前两者的偏向检测灵敏度高，控制性能较好。光学传感器的种类很多，主要包括红外、光电、激光、视觉、光谱和光纤式，光学传感器的研

16、讨又以视觉传感器为主，视觉传感器所获得的信息量大，结合计算机视觉和图像处置的最新技术，大大加强弧焊机器人的外部顺应才干。激光跟踪传感具有优越的性能，成为最有出路、开展最快的焊接传感器。另一方面，由于近代模糊数学和神经网络的出现以及运用到焊接这个复杂的非线性系统中使得焊缝跟踪进入了智能焊缝跟踪的新时代。4.2 离线编程与途径规划技术的研讨机器人离线编程系统是机器人编程言语的拓广，它利用计算机图形学的成果，建立起机器人及其任务环境的模型，利用一些规划算法，经过对图形的控制和操作，在不运用实践机器人的情况下进展轨迹规划，进而产活力器人程序。自动编程技术的中心是焊接义务、焊接参数、焊接途径和轨迹的规划

17、技术针对弧焊运用，自动编程技术可以表述为在编程各阶段中，可以辅助编程者完成独立的、具有一定实施目的和结果的编程义务的技术，具有智能化程度高、编程质量和效率高等特点。离线编程技术的理想目的是实现全自动编程，即只需输入工件的模型，离线编程系统中的专家系统会自动制定相应的工艺过程并最终生成整个加工过程的机器人程序。目前，还不能实现全自动编程，自动编程技术是当前研讨的重点。4.3多机器人协调控制技术的研讨多机器人系统是指为完成某一义务由假设干个机器人经过协作与协调组合成一体的系统。它包含两方面的内容，即多机器人协作与多机器人协调。当给定多机器人系统某项义务时首先面临的问题是如何组织多个机器人去完成义务

18、，如何将总体义务分配给各个成员机器人，即机器人之间怎样进展有效地协作。当以某种机制确定了各自义务与关系后，问题变为如何坚持机器人间的运动协调一致，即多机器人协调。对于由紧耦合子义务组成的复杂义务而言，协调问题尤其突出。智能体技术是处理这一问题的最有力的工具，多智能体系统是研讨在一定的网络环境中，各个分散的、相对独立的智能子系统之间经过协作，共同完成一个或多个控制造业义务的技术。多机器人焊接的协调控制是目前的一个研讨热点问题。4.4仿真技术的研讨机器人在研制、设计和实验过程中，经常需求对其进展运动学、动力学性能分析以及轨迹规划设计，而机器人又是多自在度、多连杆空间机构，其运动学和动力学问题非常复

19、杂，计算难度很大。假设将机械手作为仿真对象，运用计算机图形技术 技术和机器人学实际在计算机中构成几何图形，并动画显示，然后对机器人的机构设计、运动学正反解分析、操作臂控制以及实践任务环境中的妨碍避让和碰撞干涉等诸多问题进展模拟仿真，就可以处理研发过程中出现的问题。4.5 遥控焊接技术的研讨遥控焊接是指人在分开现场的平安环境中对焊接设备和焊接过程进展远程监视和控制，从而完成完好的焊接任务。在核电站设备的维修、海洋工程建立以及未来的空间站建立中都要用到焊接，这些环境中的焊接任务不适宜人类亲临现场，而目前的技术程度还不能够实现完全的自主焊接，因此需求采用遥控焊接技术。目前美国、欧洲、日本等国对遥控焊

20、接进展了深化的研讨，国内哈尔滨工业大学也正在进展这方面的研讨。4.6 TCPtool center point工具中心点自动校零技术的研讨 焊接机器人的工具中心点就是焊枪的焊丝的端点，因此TCP的零位精度直接影响着焊接质量的稳定性。但在实践消费中不可防止会发生焊枪与夹具之间的碰撞等不可预见性要素导致TCP位置偏离。通常的做法是利用手动进展机器人TCP校零，但普通全过程需求30min才干完成，影响消费效率。TCP自动校零是用在机器人焊接中的一项新技术，它的硬件设备是由一梯形固定支座和一组激光传感器组成。当焊枪以不同姿态经过TCP支座时，激光传感器都将记录下的数据传送到CPU与最初设定值进展比较与

21、计算。当TCP发生偏离时，机器人会自动运转校零程序，自动对每根轴的角度进展调整，并在最少的时间内恢复TCP零位。4.7 双丝焊接技术的研讨 近年来由于我国汽车、集装箱、机车车辆、工程机械等行业的高速开展，对高速焊和高熔敷效率焊接的需求越来越多。双丝焊是近年来开展起来的一种高速高效焊接方法，焊接薄板时可以显著提高焊接速度，到达36m/min，焊接厚板时可以提高熔敷效率。除了高速高效外，双丝焊接还有其他的工艺特点：在熔敷效率添加时坚持较低的热输入，热影响区小，焊接变形小，焊接气孔率低等。 由于焊接速度非常高，特别适宜采用机器人焊接，因此可以说机器人的运用也推进了这一先进焊接技术的开展。 目前双丝焊

22、主要有两种方式：一种是Twin arc法，另一种为Tandem法。焊接设备的根本组成类似，都是由两个焊接电源、两个送丝机和一个共用的送双丝的电缆。为了防止同相位的两个电弧的相互关扰，常采用脉冲MIG/脉冲MAG焊法，并坚持两个电弧轮番交替熄灭。这样一来，就要求一个协同控制器保证两个电源的输出电流波形相位相差180。当焊接参数设置到最正确时，脉冲电弧能得到无短路、几乎无飞溅的过渡过程，真正做到“1个脉冲过渡1个熔滴，每个熔滴的大小几乎完全一样，其大小是由电弧功率来决议。 Twin arc法的主要消费厂家有德国的SKS、Benzel和Nimark公司，美国的Miller公司。 Tandem法的主要

23、厂家有德国的Cloos、奥地利Fronius和美国Lincoln公司。据德国Cloos公司引见，采用Tandem法焊接23mm薄板时，焊接速度可达6m/min，焊接8mm以上厚板时，熔敷效率可达24kg/h。4.8 激光/电弧复合焊接技术 激光/电弧复合焊接技术是激光焊接与气体维护焊的结合，两种焊接热源同时作用于一个焊接熔池。该技术的研讨最早出如今20世纪70年代末，但由于激光器的昂贵价钱，限制了其在工业中的运用。随着激光器和电弧焊设备性能的提高，以及激光器价钱的不断降低，同时为了满足消费的迫切需求，激光/电弧复合焊接技术近年来成为焊接领域最重要的研讨课题之一。 激光/电弧复合焊接技术有多种方

24、式的组合，有激光/TIG、激光/MAG和激光/MAG等。 激光/电弧复合焊接技术之所以遭到青睐是由于其兼各热源之长而补各自之短，具有1 12或更多的“协同效应。与激光焊接相比，对装配间隙的要求降低，因此降低了焊前工件制备本钱；另外由于有填充焊丝消除了激光焊接时存在的固有缺陷，焊缝更加致密。与电弧焊相比提高了电弧的稳定性和功率密度，提高了焊接速度和焊缝熔深，热影响区变小，降低了工件的变形，消除了起弧时的熔化不良缺陷。在这点上特别适宜铝及其合金的焊接。 激光/电弧复合焊接技术是对激光焊接的艰苦开展，焊接同样板厚的资料可降低激光功率一半左右，因此大大降低了企业的投资本钱，该技术的开展对推进激光焊接的

25、普及将起重要的作用。4.9公用弧焊电源的研讨在焊接机器人系统中，电器性能良好的公用弧焊电源直接影响焊接机器人的运用性能。目前，弧焊机器人普通采用熔化极气体维护焊MIG 焊、MAG 焊、CO 焊或非熔化极气体维护焊TIG、等离子弧焊方法，熔化极气体维护焊焊接电源主要运用晶闸管电源与逆变电源。近年来，弧焊逆变器的技术已趋于成熟，机器人用的公用弧焊逆变电源大多为单片微机控制的晶体管式弧焊逆变器，并配以精细的波形控制和模糊控制技术任务频率在 2050 KHZ，最高的可达200HZ，焊接系统具有非常优良的动特性，非常适宜机器人自动化和智能化焊接。还有一些特殊功能的电源，如适宜铝及其铝合金 TIG 焊的方

26、波交流电源、带有专家系统的焊接电源等。目前有一种采用模糊控制方法的焊接电源，可以更好保证焊缝熔宽和熔深的根本一致，不仅焊缝外表美观，而且还能减少焊接缺陷。弧焊电源不断向数字化方向开展，其特点是焊接参数稳定，受网路电压动摇温升、元器件老化等要素的影响很小，具有较高的反复性，焊接质量稳定、成型良好。另外，利用 DSP的快速呼应，可以经过主控制系统的指令准确控制逆变电源的输出，使之具有输出多种电流波形和弧压高速稳定调理的功能，顺应多种焊接方法对电源的要求。4.10机器人用焊接工艺方法的研讨 目前，弧焊机器人普遍采用气体维护焊方法，主要是熔化极气体维护焊，其次是钨极氩气维护焊，等离子弧焊、切割及机器人

27、激光焊数量有限，比例较低。兴隆国家的弧焊机器人已普遍采用高速、高效气体维护焊接工艺，如双丝气体维护焊、T.M.E 焊、热丝TIG焊、热丝等离子焊等先进的工艺方法，不仅有效地保证了优良的焊接接头，还使焊接速度和熔敷效率提高数倍至几十倍。4.11 伺服焊钳技术的汽车装焊工艺中的运用 伺服机器人焊钳，就是利用伺服电机替代紧缩空气做为动力源的一种新型焊钳。它具有以下优点： (1)提高车身的外表质量 伺服焊钳由于采用的是伺服电机，电极的动作速度在接触到工件前，可由高速准确地调整到低速，这样，就可以构成电极对工件的软接触，减轻电极冲击所呵斥的压痕，从而也减轻了后序车身外表修磨处置量，提高了车身质量。而且，

28、运用伺服控制技术可以对焊接参数进展数字化控制管理，可以保证提供出最适焊接参数数据，保证焊接质量。 (2)改善作业环境 由于电极对工件的是软接触，可以减轻冲击噪声，也不会出现运用气动焊钳时所呵斥的排气噪音。改善了现场的作业环境。 (3)高消费效率 伺服焊钳的加压开放动作由机器人动控制。与气动焊钳相比，伺服焊钳的动作途径可以控制到最短化，缩短消费节拍，提高消费效率。 目前，从投资的角度来思索，购买伺服焊钳设备的一次投入较高，因此，伺服焊钳还不能被广泛采用。但是，思索到伺服焊钳的优势，如伺服焊钳的软接触化，对工件的冲击可减轻，从而可以相对减少焊接夹具夹紧机构的数量，削减夹具的费用等，也可以减少消费线

29、的整体投资额，伺服焊钳仍有其宽广的运用空间。因此，随着开展，伺服焊钳会越来越多运用于消费线上。 工业机器人技术的研讨、开展与运用，有力地推进了世界工业技术的提高。特别是焊接机器人在高质高效的焊接消费中，发扬了极其重要的作用。5、焊接机器人的技术展望为了顺应工业消费系统向大型、复杂、动态和开放方向开展的需求，兴隆国家都在加大力度，对机器人技术进展深化研讨。从技术开展趋势看，智能化控制技术将是焊接机器人技术开展的主要方向。5.1视觉控制技术焊接机器人视觉控制技术是经过对焊接区图像进展采集产生视频信号送至图像处置机，对图像进展快速处置并提取跟踪特征参量，进展数据识别和计算，经过逆运动学求解得到机器人

30、各关节位置给定值，最后控制高精度的末端执行机构，整机器人的位姿。视觉控制的关键在于视觉丈量，在焊接过程中视觉技术分为直接视觉传感和间接视觉传感两种方式。直接视觉传感技术是一种常用的非接触式传感方式，主要优点是不接触工件，不干扰正常的焊接过程，获取的信息量大，通用性强。早先，研讨人员直接利用电弧光照射熔池前方的工件间隙获取焊接区焊缝信息，根据熔池前方不同远近处电弧光强度的闪烁来实现焊接过程中的焊缝跟踪，典型的例子是利用带有 摄像机的微型计算机控制系统对焊接熔池行为进展察看和控制。如今，基于激光三角形的视觉系统具有高度的灵敏性而且价钱低、精度高、获取信息才干强，不受周围噪声和电弧产生的高温影响，获

31、得的信息可以用于多种自顺应功能。弧焊中运用激光视觉系统可以抗电弧辐射、火焰、热金属飞溅、振动冲击和高温，这种传感器正在成为智能自顺应焊接机器人焊接优先选用的视觉系统。5.2模糊控制技术由于焊接机器人系统具有非线性和时变特点，难以用准确的数学模型进展描画，用传统的控制方法难以实现最正确控制而模糊控制具有自顺应和鲁棒性等特点，它为机器人焊接控制提供了一个理想的控制方法。模糊控制是智能控制的较早方式，它汲取了人的思想具有模糊性的特点，运用模糊数学中的隶属函数、模糊关系、模糊推理和决策等工具，巧妙地综合了人们的直觉阅历，从而在其他经典控制实际和现代控制实际不太奏效的场所可以实现较称心的控制。将模糊控制

32、实际和实践焊接过程相结合，开展成为公用焊接控制器，进一步开展成为了通用型焊接模糊控制器。模糊控制具有较完善的控制规那么，模糊控制综合定量知识的才干较差，当对象动态特性发生变化，或者遭到随机干扰的影响都会影响模糊控制的效果。因此在模糊控制实际方面，人们对常规模糊控制进展了改良，设计了一些高性能模糊控制器，有效处理精度较低、自顺应才干有限及设备产生振荡景象等问题。5.3 神经网络控制技术神经网络控制是研讨和利用人脑的某些构造、机理以及人的知识和阅历对系统进展控制，它是神经网络作为人工智能的一种途径在控制领域的浸透。用神经网络设计的控制系统顺应性、鲁棒性均较好，能处置时变、多要素、非线性等复杂焊接过

33、程的控制问题。人工神经网络具有很强的自学习、自顺应才干信息存储量大，容错性好，可以实现并行联想搜索解空间和完成自顺应推理，提高智能系统的智能程度、知识处置才干及强健性。因此，在机器人焊接质量控制中可采用神经网络建立焊接过程模型从而处理线性控制方法所不能抑制的问题，弥补传统专家系统以及模糊控制的缺乏，如今焊接机器人神经网络控制系统中运用较多的是前馈式多层神经网络。5.4嵌入式控制技术的运用 嵌入式系统以其小型、公用、易携带、可靠性高的特点，曾经在焊接机器人控制领域得到了运用，嵌入式控制系统具备网络和人机交互才干，可以取代以往基于微处置器的控制方式嵌入式控制器具有液晶显示器，可以替代 显示器在控制

34、系统中所扮演的角色，键盘呼应也具有很高的实时性，满足信息的输入和对控制系统的干涉等任务。经实验和实践运用阐明，嵌入式控制器比根本的模糊控制器具有更好的控制性能嵌入式为焊接工艺的在线监测提供了新的技术方法，它能确保焊接质量“零缺陷的目的得以实现。6、焊接机器人运用工程焊接机器人运用技术是机器人技术、焊接技术和系统工程技术的交融，焊接机器人能否在实践消费中得到运用，发扬其优越的特性，取决于人们对上述技术的交融程度。经过近10年的努力，我国在机器人焊装夹具设计方面积累了较丰富的阅历，机器人周边设备实现了规范化，具有年产300余套焊接机器人任务站的才干。可以说国内的系统集成商在机器人任务站及简单的焊装

35、线的设计开发方面具有了与国外系统集成商抗衡的才干，近几年为国内汽车零部件等企业提供了大量的机器人焊接系统。但是另外一个严重的现实是，我们还不具备制造高程度的机器人成套焊装线的才干。国内几大汽车厂的车身焊装线都是由国外机器人系统集成商设计制造的。 作为焊接机器人的最大用户，估计未来的10年我国汽车年产量要到达千万辆，如今的焊接配备远远满足不了消费需求，对焊接配备的需求量将大幅添加，焊装消费线要求更加自动化和柔性化，以顺应多种类、小批量的消费要求，机器人将大量运用于焊接消费线中。对我国的机器人系统集成商来说如何抓住机遇是当前要处理的重要课题，从另一方面讲也决议着国产焊接机器人的命运。 1)实行企业

36、结合。机器人系统集成商与汽车制造商结合，消化吸收国外汽车焊装线。 2)建立本人的焊接配备设计规范及数模，提高设计程度和效率。 3)加强者才培育建立。机器人焊接消费线是个复杂的系统工程，涉及到机械、电气、物流 传输、计算机、汽车设计制造、机器人技术、焊接技术等多种学科，而我国目前还没有 关于这方面较为系统的培训机构。 4)加强与国外公司的协作，经过协作学习提高本人的设计程度。7、焊接机器人开展趋势焊接机器人在高质量、高效率的焊接消费中，发扬了极其重要的作用。工业机器人技术的研讨、开展与运用，有力地推进了世界工业技术的提高。近年来，焊接机器人技术的研讨与运用在焊缝跟踪、信息传感、离线编程与途径规划

37、、智能控制、电源技术、仿真技术、焊接工艺方法、遥控焊接技术等方面获得了许多突出的成果。随着计算机技术、网络技术、智能控制技术、人工智能实际以及工业消费系统的不断开展，焊接机器人技术领域还有很多亟待我们去研讨的问题，特别是焊接机器人的视觉控制技术、模糊控制技术、智能化控制技术、嵌入式控制技术、虚拟现实技术、网络控制技术等将是未来研讨的主要方向。 目前国际机器人界都在加大科研力度，进展机器人共性技术的研讨。从机器人技术开展趋势看，焊接机器人和其它工业机器人一样，不断向智能化和多样化方向开展。详细而言，表如今如下几个方面：1)机器人操作机构造： 经过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用

38、，实现机器人操作机构的优化设计。 探求新的高强度轻质资料，进一步提高负载/自重比。例如，以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形构造改为开链构造，拓展了机器人的任务范围，加之轻质铝合金资料的运用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。 机构向着模块化、可重构方向开展。例如，关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；国外已有模块化装配机器人产品问市。 机器人的构造更加乖巧，控制系统愈来愈小，二者正朝着一体化方向开展。 采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度丈量

39、及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为未来实现机器人和数控技术一体化奠定了根底。意大利COMAU公司，日本FANUC等公司已开发出了此类产品。2)机器人控制系统： 重点研讨开放式，模块化控制系统。向基于PC机的开放型控 制器方向开展，便于规范化、网络化；器件集成度提高，控制柜日见小巧，且采用模块化构造；大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。控制系统的性能进一步提高，已由过去控制规范的6轴机器人开展到如今可以控制21轴甚至27轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。 人机界面更加友好，言语、图形编程界面正在研制之中。机器人控制器的规范化和网络化，以及基于PC机网络式控制器已成为研讨热点。

40、编程技术除进一步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的适用化将成为研讨重点，在某些领域的离线编程已实现适用化。3)机器人传感技术： 机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还运用了激光传感器、视觉传感器和力传感器，并实现了焊缝自动跟踪和自动化消费线上物体的自动定位以及精细装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的顺应性。 遥控机器人那么采用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的交融技术来进展环境建模及决策控制。为进一步提高机器人的智能和顺应性，多种传感器的运用是其问题处理的关键。其研讨热点在于有效可行的多传感器交融算法，特别是在非线性及非平稳、

41、非正态分布的情形下的多传感器交融算法。另一问题就是传感系统的适用化。4)网络通讯功能： 日本YASKAWA和德国KUKA公司的最新机器人控制器已实现了与Canbus、Profibus总线及一些网络的联接，使机器人由过去的独立运用向网络化运用迈进了一大步，也使机器人由过去的公用设备向规范化设备开展。5)机器人遥控和监控技术 在一些诸如核辐射、深水、有毒等高危险环境中进展焊接或其它作业，需求有遥控的机器人替代人去任务。当代遥控机器人系统的开展特点不是追求全自治系统，而是努力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加部分自主系统构成完好的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入适用化阶段。美国发射

42、到火星上的“索杰纳机器人就是这种系统胜利运用的最著名实例。多机器人和操作者之间的协调控制，可经过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进展遥控等。6)虚拟机器人技术： 虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演开展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的觉得来支配机器人。基于多传感器、多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥操作和人机交互。7)机器人性能价钱比： 机器人性能不断提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修)，而单机价钱不断下降。由于微电子技术的快速开展和大规模集成电路的运用，使机器人系统的可靠性有了很大提高。过去机器人系统的可靠性MTBF普通为几千小时，而如今已到达5万小时，可以满足任何场所的需求。8)多智能体调控技术： 这是目前机器人研讨的一个崭新领域。主要对多智能体的群体体系构造、相互间的通讯与磋商机理，感知与学习方法，建模和规划、群体行为控制等方面进展研讨。 近年来，人类的活动领域不断扩展，机器人运用也从制造领域向非制造领域开展。像海洋开发、宇宙探测、采掘、建筑、医疗、农林业、效力、文娱等行业都提出了自动化和机器人化的要求。这些行业与制造业相比，其主要特点是任务