机器人控制发展的现状与前景

1、 HYPERLINK ./ HYPERLINK ./ 更多资料请请访问.HYPERLINK E:还还未拷贝贝企企业管理理发发展战略略(htttp:.)(.) HYPERLINK ./ 指导教师评定成绩(五级制)：指导教师签字：指导教师评定成绩(五级制)：指导教师签字：从工业的角角度看机器器人控制制发展的的现状和和前景ogny BroogrdhhABB机器器人、SSE-7721steera 68 Va瑞典2006年年10月5日投稿稿2007年年1月14日发发表2007年年5月4日网上刊刊登摘要：对于机器人人制造商商来说机机器人控控制技术术是一项项核心竞竞争力。为为了改善善机器人人性能、减减小机器

2、器人成本本和开发发新的功功能，机机器人制制造商做做了大量量的研发发工作。当当今，在在这一发发展领域域最引人人注目的的是多机机器人控控制、安安全控制制、力控控制、三三维视觉觉、远程程控制机机器人的的监督和和无线通通信等。目目前人们们正在研研讨受益益于这些些研发的的技术应应用和机机器人制制造商所所面临的的技术挑挑战。现现阶段，基于模型的控制是工业机器人控制的关键技术。尽管成本压力致使机器人机械结构更加难以控制，为了满足更高的性能要求，控制模型和控制计划还是越来越精确。可以从某些领域找到机器人未来发展的驱动力。这些领域包括汽车行业新的机器人技术，特别是在中小型企业、食品工业、铸造厂等的最后组装以及大

3、型结构的加工和装配领域。在这里本文提出了未来机器人控制发展的一些情况。一种情况是，轻型机器人的概念可能对未来汽车制造和中小型企业（SME）的自动化产生影响。这样的发展可能导致模块化机器人和在机器人臂结构上使用传感器的控制方案的诞生。上面提到的这种传感器也可以用于冗余安全控制的实现。高度模块化机器人的引进将增加机器人对安装支持的需求，这样就使得即插即用功能变得更为重要。获得高度模块化机器人的一种途径是利用近年来发展起来的一种新型的并行结构机器人结构。相对于机器人底座来说并行机器人结构有很大的工作空间。为进一步有效地使用机器人,自适应机器人方案就被提了出来，这意味着机器人在执行不同的程序是所产生的

4、热应力和疲劳应力分别得到了控制优化。上述陈述的主要结论是:工业机器人的发展是在远离它的限制, 需要大量的研究和开发来获得一个工业机器人自动化更广泛应用。#20077爱思唯唯尔有限限公司保保留所有有权利。关键词:工工业机器器人,机器人人控制;控制功功能;控制应应用简介工业机器人人发展的的特点是是一个大大范围的的多学科科技术的的融合。这些技技术很多多都不是是特定面面向机器器人的，可以以通过其他他更广泛泛的产品品领域得得到发展展。然而而，机器器人控制制，尤其其是机器器人运动动控制，对不同的机器人产品相差很大，同时构成了对工业机器人的发展最重要的关键能力之一。通过应用和发展先进的控制技术,就有可能不断

5、提高机器人的性能,这对于工业机器人自动化性能的提高和成本的降低是很有必要的。应该强调的的是，汽汽车产业业包括他他们的供供应链是是今天主主导客户户forrinddusttriaal机器器人（联联合国欧欧洲经济济委员会会，20004）。这意味着出自这种类型的制造系统的要求很大程度上驱动着机器人的发展。所以,现在的大多数机器人,都适应在非常激烈的竞争环境下高容量柔性生产的成本敏感性。对机器人制造商来说，对成本、效率、高可靠性和高生产率的基本要求有必要做出很大的努力。而且,有必要使机器人控制与工厂自动化系统的诸如应用协议、通讯系统、I / O接口、PLC设备、用户界面、工艺设备等相适应，以达到不同机器

6、人产品之间的最佳利用和最短的切换时间。(RIA及美国国家标准与技术研究院,2000年)。世界汽车车工业,将是上上述陈述述观点的的腾飞点点，完全全机器人人自动化化通常出出现在汽汽车车身身总成、锻锻压、油油漆和涂涂料。发动机机和动力力总成在在某种程程度上也也实现了了机器人人自动化化(ABBB-11,20003年年)。这些应应用技术术已经很很好的建建立起来来，机器器人的一一些特征征诸如安安装、编编程、集集成、维维修、性性能和功功能被不不断完善善。从控制制的观点点来看, 这意意味着对对鲁棒性性，稳定定性和精精度方面面的要求求提高了了。与此此同时，成成本压力力意味着着需要发发展少用用具有更更复杂的的机械

7、振振动模态态和更大大的动态态变化的的刚性机机械结构构的单独独机器人人，而这这种机器器人必须须由控制制系统处处理。图1 . 多机器器人控制制需要高高性能模模式控 图图2 . 汽汽车传动动系组件件的装配配，如图图所示的的液力变变制概念和有有效的机机器人的的编程方方法。 矩矩器就是是机器人人力控制制有很大大潜力的的一个例例子。再进一步看看汽车制制造业自自动化程程度的现现状，目目前只有有极少数数的机器器人用于于最后的的装配。在这里里，需要要新的机机器人技技术和新新的柔性性自动化化解决方方案来处理装装配任务务的复杂性和产品品的几何何形状多多边性。工业机机器人将将来面临临的一个个巨大挑挑战是为为这种应应用

8、技术术开发出出经济可可行的解解决方案案,这种应应用技术术中机器器人控制制需要满满足更直直观,更互动动的几何何公差、形形状公差差。这个个方向的的一项突突破会掀掀起大范范围的工工业应用用机器人人学的一一股新浪浪潮，尽尽管这些些在今天天看来是是不现实实的。然然而,在讨论论未来机机器人的的控制技技术之前前,先给出出目前主主要工业业机器人人控制的的发展一一些例子子。然后后对机器器人发展展的驱动动力进行行讨论,并在此此基础上上概述未未来发展展的情景景。2. 目前前的工业业机器人人控制的的发展工业机器人人的一种发展趋趋势是时时尚工业业机器人人，这通通常源于于汽车工工业提出出的新生生产概念念。目前前流行的的一

9、个例例子是多多机器人人控制以以及由几几个机器器人制造造商提出出的不同解解决方案案，尽管这这几年来来一些制制造商已已经将他他们作为为自己的的商品供供应(布雷丁丁，20005)。在工工业上采采用多机机器人控控制的主主要原因因是通过过让机器器人并行行工作以以降低生生产成本本，尤其其对电弧弧焊这种种低速的的过程而而言。其其他好处处是，几几个机器器人由一一个控制制器控制制，就可可以节省省占地面面积、改改善避免免碰撞性性能、减少周周期时间间。在电弧弧焊接时时, 同时时从不同同的方向向对相同同的对象象进行焊焊接，跟跟有可能能达到焊焊接热量量的均衡衡分布。通通常的一一种装置置就是使使用两个个或更多多的机器器人

10、在同同一个工工件焊接接，该工工件由一一个或两两个自由由度的机械手手旋转。对于更更高的灵灵活性，工工件也可可以由一一个机器器人夹持持(图1)，另另一个机机器人夹夹持被焊焊接的部部件。汽汽车工业业也希望望通过改改善在一一个共同同的机器器人车体体上机器器人组织织的协同同性，来来降低点点焊机器器人的循循环时间间。发展多多机器人人控制系系统时，一一个很困困难的控控制实例例就是如如何实现现动态优优化伺服服参考的的精确定定时以及及协调不不协调的的动作、异异常处理理和故障障恢复的的平滑的的过渡。当一大大群机器器人工作作在一个个大型生生产线工工作时也也有这个个问题，就就是如何何动态地地给机器器人和集集群机器器人

11、分配配任务以以达到最最优生产产率。同同时,必须注注意到ccolllaboor -atiing机机器人比比单身的的机器人人更难于于编程，因因此离线线编程机机器人和和细胞模模型更有有积极性性。另外外一个问问题是合合作机器器人装置置的精确度度。因为为串联运运动链需需要被控控制，比起单单个机器器人装置置，伺服服回路及及机器人人的运动动学和动动力学模模型错误误将给工工具和工工件之间间产生更更大的姿姿态偏差差。因此, 多机机器人控控制的发发展会刺刺激器人人的运动动学和动动力学模模型以及及机器人人的伺服服性能的的进一步步改善和和提高。多机器人人控制是是需求相相关的是是开发机机器人具具有很高高的承载载力的要要

12、求（AABB公公司- 2，220011）。例如,汽车车车身的部部分地区区。负荷荷达5000公斤斤机器人人已经着着手开发发。一重重负荷处处理机器器人拥有有与车身身零件夹夹具而其其他机器器人则没没有，例例如，点点或弧焊焊接机器器人。这这种自动动化解决决方案的的动力来来自用机器人人取代单单一的目目的运输输系统产产生的更更高灵活活性。除除了多机机器人这这种控制制方面，向更高的负载能力发展导致降低机械机器人固有频率和增加精确模型和控制机器人的结构。另一种流行行的发展展方向是是朝着在在机器人人安装新新的安全全安排（EESALLAN系系统，220066年）。一个短期的动机来自用安全软件的限制替代电气和机械的

13、工作范围限制的可能性，这使得它更便宜，更快速地配置一个机器人单元。此外,一个机器人单元安全栅栏，更有效的适应工作空间的局限性,这将节省占地面积在车间。也有一些计划,发展为人类与机器人之间的安全直接合作的新概念（Schraft，梅耶，Parlitz，与赫尔姆斯，2005年）。对这种协作应用的例子包括材料处理，机械维护，康波，新界东北转移和装配。为了提高机器人人机合作的安全水平，对硬件和软件的冗余机器人的安全监督水平的增加，例如，通过两个通道的测量系统和故障安全总线和I / O系统。所需的冗余当然可以在许多方面得到它，但同时重要的是不能增加增加的成本超过它的冗余功能可接受的应用。一个控制方面的新安

14、全观念是如何利用已经运行了机器人的实时模型在机器人控制器来获得一种足够敏感但没有给予太多的假警报故障检测。同样重要的是能够监督安全功能确实有效，当紧急情况发生。例如,刹车和监督功能的机器人必须循环测试。这种安全技术的不断发展，可以对未来人类在更少的机器人结构化的环境比在今天的机器人装置所需要的人机协作的第一步。还有一个持持续的发发展方向向,在使用用无线通通信技术术在机器器人系统统可以发发现,(Kattzell,20004年年)。无线通通讯最大大的热点点,是关于于示教系系统和控控制器之之间的沟沟通, 另外外一个热热点就是是机器人人控制器器和传感感器及工工艺设备备之间的的无线通通信。（弗雷雷，En

15、ndreesenn，Krreittz，Schheibbe，220055年）。测试设设备的经经验表明明，一个个车间的的环境通通信本身身不是主主要问题题，大问问题是关关于安全全的，,例如, 为安安全的无无线紧急急事件的的处理方方法和机机器人示示教系统统在日志志中安全全的选择择去发现现新的概概念。同时也也应该指指出由于于大部分分无线传传输设备备消费市市场生产产的，有有可能将将这些装装置用作作成本低低的机器器人控制制器用户户界面（德德安杰洛洛和Coorkee，20001年年）。在机器器人控制制的发展展前景,新安全全机制的的无线传传输、无无线编程程设备和和无线传传感器和和执行器器的自诊诊断都将将是重要要

16、的方面面。近几年有一一个传感感器类型型引起工工业注意意力增加加是六自自由度(自由度度)力/力矩传传感器AATI苏苏达权等等,20006)。很长长一段时时间以来来，虽然机机器人制制造商已已能将机机器人进进行力的的控制，尚未有有广泛的的利用这这个功能能。应用场场合的实实例就是是用六维维指尖力力/力矩传传感器来来控制的的工业机机器人研研磨，去去毛刺，去去毛刺，研研磨，抛抛光，测测试和组组装。在在材料去去除的应应用，力力传感器器为基础的的控制优优点是工工艺质量量较高，容易校准过程质量和对夹具和夹持器的准确度要求降低（皮雷，冲压，劳赫，Arau乔，2002年）用于装配的优点是缩短工期、减少冲击力，减少风

17、险的干扰，楔入和擦伤张，Zhongxue，Broga桉木RDH，王和伊萨克森，2004）。在力传感器的应用为基础的控制应用中，手工作业与恶劣的工作条件、发健康风险是引进这项新技术的原因。为了增加使用力传感器控制的机器人的应用，编程和调试方法需要进一步发展，工艺参数的标准设置和低成本力传感器应加以发展。快速增长的应用技术可能在世界汽车工业中还有传动链组件装配中被发现,例如, 插入轴，花键与液力变矩器匹配的安装(图2)。由于力和扭矩传感将在未来的人类与机器人合作中不可缺少，正在发展的力/力矩传感器控制，如何整合该技术到机械手系统的协作显得非常重要。图3 . 利用计计算机软软件、触触摸屏、高高效的应

18、应用开发发工具、教教学吊坠坠，同时时也是一一种通用用的图形形用户界界面装置置和一个个专门的的机器人人编程器器和操作作工具。正如对力的的控制，机机器人视视觉系统统已经使使用了很很长时间间了，但但没有找找到任何何制造业业机器人人大量应应用的情情况。原因之之一就是是缺少了了在一个个典型的的工作间间环境下下的二维维视觉系系统较强强的鲁棒棒性, 控制制机器人人视觉系系统主要要用于在在摄像机机的场景景已很确确定，光光线条件件可以控控制的条条件下，例如，在传送带上捡取和放置（ABB公司- 3，2004）。然而, 目前市场上使用三维视觉的产品是尽可能地提高机器人的视觉鲁棒性和系统的解决方案,从而能充分提高灵活

19、性,例如, 材料处理，机械维护和装配(Braintech-ref,2006)。甚至现在抓取工件技术为工业用途具有足够的鲁棒性（渡边和典，Warashina，Kumiya，2005年）, 也有利用三维视觉技术校准工具、工作对象、夹具和其他机器人部件的可能性。三维视觉的主要发展当然与特征提取和其他的计算机视觉问题相关联，机器人控制来设计高性能的视觉界面（Lippiello，西西利亚诺，维拉尼，2005）。与三维视觉相关的是激光跟踪传感器技术,主要用于控制工作对象位置不能得到保证的电弧焊接的路径的控制（Servorobot，2006）这些传感器类型已经使用了很长时间,但有一种走向全三维测量的趋势,

20、例如,通过在三角测量为基础的跟踪传感器中引入一种以上的扫描线条。同样的发展趋势也存在于由机器人进行检查光学测量系统中，例如,汽车车身和汽车子组件。对于跟踪传感器，优化使用和与机器人程序相关的超前信息协调是很重要的，为了能在测量数据缺乏的情况下能够处理并且从进程失败中能进行有效的恢复。从一个更长的角度来看，搬运，装配，跟踪，检查，校正，三维视觉等概念可以进一步整合到机器人控制器中，从性能的角度来说它可能激发在伺服回路方面某些机器人应用技术采用三维视觉技术。其他正在进进行的机机器人技技术的提提高涉及及到机器器人的控控制器用用户应用用界面，其其宗旨是使机器器人编程程，操作作和维护护简单，尽管机器人系

21、统的复杂性不断增加。基于机器人动作和行动的图形表示的精灵般的循序渐进的概念也在教学吊坠上使用（图3; ABB公司- 4，2006），现实的机器人仿真接口实现对机器人编程水平(RRS, 2006)，过程建模工具的开发以简化机器人编程（Skarin，Claesson，Bergling，2004年），用于逻辑控制和先进的工艺和设备控制的PLC控制功能集成到机器人控制器中，生产数据的优化、监测、预防性维护和故障隔离等的远程自动化采集将进一步发展。故障隔离基于从伺服回路传感器，特殊监管传感器，驱动系统的电流和电压高低、使用了观测概念说我虚拟传感器传回来的数据。这种发展一定会继续，在实时动态模式运行的机器

22、人期待着会更多的用于故障检测、故障隔离与诊断,基于剩余的生成和系统辨识方法(Mattone& De Luca, 2003; Ostring, 2002)。模式控制(Sciiaviiccoo & Sicciliianoo,20000) 在机器器人学被被认为是是非常重重要的，以满足足对性能能的改进进和成本本的降低低这一对对矛盾的的要求（图图4）。不不断的发发展的方方向是更更加复杂杂的运动动学和动动力学模模型，更更复杂的的多输入入多输出出（MIIMO）控控制计划划，静态态和动态态模型参参数变化化更大大，日益益增加噪噪音和干干扰，较较低的特特征频率率机和扩扩大化得得非线形形性的数数量更大大。即使所所有

23、的这这些方面面都做了了很多学学术研究究，大量的的应用研研究需要要进一步步改善基基于模型型工业机机器人的的鲁棒控控制。与与基于模模型控制制的进一一步发展展携手并并进的是是采用虚虚拟原型型机来提高高性能/成本比比、降低了了开发成成本、并能缩缩短产品品周期的的于模型型的设计计的重要要发展(Pettterrssoon,220055)。非非常重要要的则是是由机械设设计和机机器人控控制专家家组成的的机电一一体化团团队设计计方法。3、未来工工业机器器人控制制发展驱驱动力跟所有其他他工业产产品一样样，由机机器人的的发展主主要是其其用户的的需要所所支配。然而, 就其其用途广广泛而言言机器人人也十分分独特,这意味

24、味着机器器人技术术要向着着来自不不同的自自动化和和不同的的用途的的大范围围的要求求去发展展(机器人人制造商商联系,20006)。从从应用需需求出发发，需要要妥善处处理新工工艺产生生的要求求和改进进传统工工艺的要要求之间间的关系系。新工工艺是指指工业机机器人相相结合过过程的新新作为，例如搅拌摩擦焊，铣，高性能激光切割，变速箱总成，平板电视屏幕的处理和金属板材变形等等。进一步提高机器人性能的传统工艺的例子是水射流切割，激光切割，激光焊接，涂胶，打磨，去毛刺，测量和装配等等。有时机器人自动化会变得很受欢迎对于一个特定的图4 . 由一个个共同的的控制器器控制的的机器人人家族的的基于模模型控制制，可以以

25、由可配配置的刚刚体和弹性动动力学模模型来实实现。应用或材料料的制造造商来说说,例如，塑料行行业目前前非常渴渴望使用用机器人人。从客户户驱动的的要求来来看，基基本要求求当然以以降低生生产成本本、提高最最终产品品质量同同时新的的自动化化概念不不时的试试图获得得产量的的显着增增加。这这种概念念的例子子是紧凑凑型机器器人，向后弯弯曲的机机器人，重重载机器器人，多多机器人人控制，精确的离线编程机器人，灵活的框架机器人，传感器控制的机器人和安全机器人。与此同时,还需要提高的是连续的灵活性,提高机器人的使用可靠性,改善劳动条件,降低寿命周期成本,使安装、系统集成、编程和维护容易、以提高性能(图5)。所有这些

26、需求驱使着机器人制造商不断增加更大的综合性开发项目，开发新一代的产品和新产品的概念。图5 . 为了满满足机器器人离线线编程对对机器人人精度日日益增长长的要求求，运动学学和弹性性静力学学辨识和和补偿方方法不断断精确化化，今天天0.55毫米的的体积精精度甚至至一个大大型的机机器人上上也可以以达到。与此同时，由由于用户户应用需需求的拉拉动当然然有技术术迫使制制造商在在其他更更大的产产品领域域利用机机器人的的最新技技术成果果。因此，PPC领域域硬件和和软件两两个方面面的发展展都会对对机器人人控制器器发展产产生很大大的影响响，应用此此项技术术的努力力来自电电信领域域。软件件开发和和维护的的成本不不断增加

27、加，一个很很长的软软件寿命命时间是是如此的的重要，这意味味着,例如,新的高高效的软软件开发发环境和和可扩展展的系统统体系结结构的新新概念、开开放的接接口和ccom - mmuniicattionn概念都都是机器器人控制制器的发发展重要要的推动动力。尽尽管在机机器人技技术发展展最快的的出现在在在控制制器方面面，同时时也存在在着一些些机电技技术推进进一面。更更有效、更更大的紧紧凑齿轮轮箱、更更符合成成本效益益的电机机和驱动动系统、更更便宜的的碳复合合材料和和更先进进的机械械设计工工具。在长期的的角度来来看, 对汽汽车工业业及其次次级供应应商来说说，机器器人肯定定是有一一个持续续发展。在这里可能发生

28、的是燃料价格上升，污染和其他环境问题将使得有必要建立更小、更高效的轻型车使用，例如，与燃料电池相结合的电力驱动。然后，问题就是这将如何改变对制造系统，包括工业机器人的需求。一种可能性是，现场的汽车车身点焊将被替待，例如，激光焊接和金属零件，铆接焊接（神户，2001年），粘合和（布罗西斯，2006）复合材料部件的精加工。这就意味着具有更高精确度和刚度的更小、更轻的机器人将有更大的需要。如果电力驱动和燃料电池将被普遍使用，那么新的应用将会出现，可能对机器人的精确度和短周期会有更高的要求。然而,因为大量的产品制造都是由相同的很工业组织所完成,才使得制造汽车和汽车零部件的制造系统的基础设施结构可能会是

29、一样的。图6 . 食品工工业将成成为未来来机器人人发展的的动力之之一。在在这里，基于Delta 概念的并联机器人FlexPicker，工作在一家面包店。如在第11节指出出了汽车车制造业业仍然是是劳动密密集型的的的一个个部分是是最后组组装。今今天将机器人人技术用用于装配配，问题题就出现了，几何何复杂性性和工作作对象的的多变性性，安全全围栏所所需的空空间与复复杂的机机器人编编程和耗耗费时间间的故障障处理等等等。只有很很少的机机器人设设备可以以很经济的的应用此此技术，例例如，上上胶和车车窗安装装。在这这种特殊殊情况，健健康风险险是机器器人引进进一个重重要原因因。在重重升降机机中，工作作条件刺刺激了引

30、引进设备备以协助助完成。在这里里,一个已已经进行行了几年年的开发发项目就就是开发发免受被被动机械械系统和和伺服控控制的起起重工具具。这些些智能(IADD)辅助助设备人人们所感感兴趣的的分别是是他们的的安全要要求和操操作者与与IADD之间相相互的力力控制(Collgatte, Pesshkiin, & KKlossterrmeyyer, 20003)。然而，这这种设备备不能给给出一种种现实的的自动化化解决方方案并且且这一概概念不能能发展为为一个完完整的机机器人化化汽车装装配。相相反，可可以预期期，汽车车行业将将推动装装配机器器人系统统的新类类型的产产生和柔柔性自动动化的基础设设施结构构的的新新类

31、型的的产生。为了寻找找可能推推动未来来机器人人的发展展的其他行行业，一一种可能能是看今今天缺乏乏有效利利用机器器人做基础设设施的制制造系统统。这里里有一个个机会，中中小型企企业自动动化的需需要（SSMErroboot，220055年）。在这种环境下所需要的是易于安装、配置、标定、编程和维护的低成本的安全机器人系统。这个应用进程将同那些用于今天的机器人一样，其最大的挑战将是开发出发一个更低的机器人寿命周期成本的机器人技术。今后使用工业机器人将会有很多其他重要领域在这个发展方向走更远的路。柔性自动化实例诸如拆卸、废料处理分拣，肉类食品切割、食品加工和处理的其他类型（图6; Hamazawa，199

32、9年）、对消费品的处理、飞机大部件的整机装配零部件加工（库卡机器人，2005年）、桥梁、建筑、船舶、火车、铁路、电站、风车等，大范围的工艺任务。如果柔性机器人自动化为这些类型的应用找到经济可行的解决方案, 工业机器人的一个巨大的新市场对将会驱动机器人技术一个新方向发展。从来自未来的新应用进程对机器人学的驱动力来看，提高了机器人的性能将非常重要。例如，众所周知，臂式机器人制造和安装比笛卡尔机器人成本更低。然而,在频宽、刚度、准确性方面笛卡尔机械手可以远高于一个关节机器人,但是如果关节机器人的性能有了显著的提高的话，关节机器人将占领从更昂贵的笛卡尔机械手大片的市场份额。其中应用臂式工业机器人的例子

33、是高性能激光切割，等离子切割装配和机加工。既提高了机器人的性能和新的柔性自动化的概念的一个例子就是铁铸件的补炉(Lauwers, Wallis, Haigh, & Sohald,2004)。在这种情况下，第三个方面也很重要，那就是是非常不健康的铸造环境。考虑到工人的健康问题，未来一些其他的的工业机器人应用例子可以找到。这样的例子比如屠宰场，冷藏库，玻璃加工商店，渔业和垃圾处理厂。图7 . 电容式式编码器器环(HHexaagonn Meetroologgy)集集成到AABB 图88 . 为为了使机机器人的的编程更更加简单单，引导导编程有有望成为为一机器器人的机机械手臂臂用于机器器人手臂臂的运动动

34、精确的的测量。 个个重要的的技术。在这里，引导编程是用测量臂连接到机 器器人的AABB TeaachSSaveer编程程软件上上。4、未来工工业机器器人控制制的发展展前景尽管长期期发展方方向很难难预测，一一些前景景还是能能被勾勒勒出来，即即在可观观测的机机器人应应用情况况的主要要驱动力力的基础础上怎样样做出一一个合理理的外推推。由于于汽车业业是目前前机器人人发展的的主要动动力，因因此看一一看基于于激光焊焊接、铆铆接、焊焊接、组组装、上上胶等用用的更精精确、刚刚性、快快速和纤纤细的机机器人代代替大量量的笨重重的点焊焊机器人人的这种种更早的的建议需需求的汽汽车制造造业前景景是很相相关的。假假如使用

35、用光纤、改改进钇铝铝石榴石石(YAAG) 激光光科技 (Roookss,20000年年)和轻量量级的焊焊接、铆铆接、上上胶设备备等的技技术，点点焊机器器人焊枪枪部分所所承受的的载荷将将从根本本上降低低。这意意味着,在不远远将来会会看到使使用集成成化的执执行器解解决方案案、纤维维复合材材料等其其他轻质质材料的的拥有手手腕和上上臂概念念的轻盈盈苗条的的机器人人实现场场景。即即使一个个轻量级级的高速速电机连连同一个个轻量级级的大传传动比的的减速机机很有可可能会变变得比起起现在使使用的较较重的手手腕驱动动系统更更加的昂昂贵，由由于主轴轴可配备备具有较较低功率率执行机机构以及及机器人人的安装装可采用用更

36、小巧巧的框架架结构，机器人装置可能会变得更便宜。为了使苗条的轻量级机器人关于工具力的僵硬，机器人控制可能需要提供一个虚拟的刚度, ,对机器人的手臂有必要使用传感器结构。传感器的一些例子有可选择式振动测量电极来测量角度和输出轴的振动的电容式编码器（图7）、关节力矩传感器(Pfeffer, Khatib, & Hake, 1989)，加速度计(de Jager, 1994)、可以测量臂的振动应变规(Feliu, Garca, & Somolinos,2001)。这些分布式传感器然后以传感器信息融合的方式被伺服系统使用，基于控制器中运行的实时控制模式。在这种情况下重要的当然是有准确的动态模型。工业机

37、器人是一种强耦合的多变量系统，高达50质量弹簧元素加上源自齿轮及其他传动组件的摩擦和空转的非线性进行建模。一个轻盈盈苗条的的机器人人概念还还被用于于汽车厂厂总装线线任务。在这种种情况下下，然而而，必须也也包括直直观的编编程人类类与机器器人之间间的直接接接触高高效的故故障处理理的可能性，否则则自动化化系统将将会太复复杂。因因此，充充分的安安全是必必要的，低移动质量和柔顺控制机器人的在这方面是很重要的(DLR, 2006; Hirzinger, Albu- Schaffer, Hahnle, Schaefer, & Sporer, 2001; Ogawa, Haniya, Okahisa, & Ichibangase, 2005; Zinn, Khatib, Roth, & Salisbury, 2004)。为了获得高的安全水平，出于安全目的的传感器虚拟刚度控制的利用将并不遥远。这可以通过使用测量信号产生残差和利用机器人控制冗余的检测来实现。如果六维指尖力/力矩传感器或关节力矩传感器用于人机互动, 会进一步引进冗余监测。图9 . 一台由由ABBB开发的的新的并并行结构构机器人人，有平面关关节型机机器人的的工作空空间同时时有Deeltaa机器人人的性能能。除了上面面描述的的外国的的发展