機器人控制發(fā)展的現(xiàn)狀與前景(編輯修改稿)
2025-07-21 19:44 本頁面
【文章內容簡介】 形用戶界面裝置和一個專門的機器人編程器和操作工具。正如對力的控制，機器人視覺系統(tǒng)已經(jīng)使用了很長時間了，但沒有找到任何制造業(yè)機器人大量應用的情況。原因之一就是缺少了在一個典型的工作間環(huán)境下的二維視覺系統(tǒng)較強的魯棒性, 控制機器人視覺系統(tǒng)主要用于在攝像機的場景已很確定，光線條件可以控制的條件下，例如，在傳送帶上撿取和放置（ABB公司 3，2004）。然而, 目前市場上使用三維視覺的產(chǎn)品是盡可能地提高機器人的視覺魯棒性和系統(tǒng)的解決方案,從而能充分提高靈活性,例如, 材料處理，機械維護和裝配(Braintechref,2006)。甚至現(xiàn)在抓取工件技術為工業(yè)用途具有足夠的魯棒性（渡邊和典，Warashina，＆Kumiya，2005年）, 也有利用三維視覺技術校準工具、工作對象、夾具和其他機器人部件的可能性。三維視覺的主要發(fā)展當然與特征提取和其他的計算機視覺問題相關聯(lián)，機器人控制來設計高性能的視覺界面（Lippiello，西西利亞諾，＆維拉尼，2005）。與三維視覺相關的是激光跟蹤傳感器技術,主要用于控制工作對象位置不能得到保證的電弧焊接的路徑的控制（Servorobot，2006）這些傳感器類型已經(jīng)使用了很長時間,但有一種走向全三維測量的趨勢, 例如,通過在三角測量為基礎的跟蹤傳感器中引入一種以上的掃描線條。同樣的發(fā)展趨勢也存在于由機器人進行檢查光學測量系統(tǒng)中，例如,汽車車身和汽車子組件。對于跟蹤傳感器，優(yōu)化使用和與機器人程序相關的超前信息協(xié)調是很重要的，為了能在測量數(shù)據(jù)缺乏的情況下能夠處理并且從進程失敗中能進行有效的恢復。從一個更長的角度來看，搬運，裝配，跟蹤，檢查，校正，三維視覺等概念可以進一步整合到機器人控制器中，從性能的角度來說它可能激發(fā)在伺服回路方面某些機器人應用技術采用三維視覺技術。其他正在進行的機器人技術的提高涉及到機器人的控制器用戶應用界面，其宗旨是使機器人編程，操作和維護簡單，盡管機器人系統(tǒng)的復雜性不斷增加?；跈C器人動作和行動的圖形表示的精靈般的循序漸進的概念也在教學吊墜上使用（圖3。 ABB公司 4，2006），現(xiàn)實的機器人仿真接口實現(xiàn)對機器人編程水平(RRS, 2006)，過程建模工具的開發(fā)以簡化機器人編程（Skarin，Claesson，＆Bergling，2004年），用于邏輯控制和先進的工藝和設備控制的PLC控制功能集成到機器人控制器中，生產(chǎn)數(shù)據(jù)的優(yōu)化、監(jiān)測、預防性維護和故障隔離等的遠程自動化采集將進一步發(fā)展。故障隔離基于從伺服回路傳感器，特殊監(jiān)管傳感器，驅動系統(tǒng)的電流和電壓高低、使用了觀測概念說我虛擬傳感器傳回來的數(shù)據(jù)。這種發(fā)展一定會繼續(xù)，在實時動態(tài)模式運行的機器人期待著會更多的用于故障檢測、故障隔離與診斷,基于剩余的生成和系統(tǒng)辨識方法(Mattoneamp。 De Luca, 2003。 Ostring, 2002)。模式控制(Sciavicco amp。 Siciliano,2000) 在機器人學被認為是非常重要的，以滿足對性能的改進和成本的降低這一對矛盾的要求（圖4）。不斷的發(fā)展的方向是更加復雜的運動學和動力學模型，更復雜的多輸入多輸出（MIMO）控制計劃，靜態(tài)和動態(tài)模型參數(shù)變化更大大，日益增加噪音和干擾，較低的特征頻率機和擴大化得非線形性的數(shù)量更大。即使所有的這些方面都做了很多學術研究，大量的應用研究需要進一步改善基于模型工業(yè)機器人的魯棒控制。與基于模型控制的進一步發(fā)展攜手并進的是采用虛擬原型機來提高性能/成本比、降低了開發(fā)成本、并能縮短產(chǎn)品周期的于模型的設計的重要發(fā)展(Pettersson,2005)。非常重要的則是由機械設計和機器人控制專家組成的機電一體化團隊設計方法。未來工業(yè)機器人控制發(fā)展驅動力跟所有其他工業(yè)產(chǎn)品一樣，由機器人的發(fā)展主要是其用戶的需要所支配。然而, 就其用途廣泛而言機器人也十分獨特,這意味著機器人技術要向著來自不同的自動化和不同的用途的大范圍的要求去發(fā)展(機器人制造商聯(lián)系,2006)。從應用需求出發(fā)，需要妥善處理新工藝產(chǎn)生的要求和改進傳統(tǒng)工藝的要求之間的關系。新工藝是指工業(yè)機器人相結合過程的新作為，例如攪拌摩擦焊，銑，高性能激光切割，變速箱總成，平板電視屏幕的處理和金屬板材變形等等。進一步提高機器人性能的傳統(tǒng)工藝的例子是水射流切割，激光切割，激光焊接，涂膠，打磨，去毛刺，測量和裝配等等。有時機器人自動化會變得很受歡迎對于一個特定的圖4 . 由一個共同的控制器控制的機器人家族的基于模型控制，可以由可配置的剛體和彈性動力學模型來實現(xiàn)。應用或材料的制造商來說,例如，塑料行業(yè)目前非?？释褂脵C器人。從客戶驅動的要求來看，基本要求當然以降低生產(chǎn)成本、提高最終產(chǎn)品質量同時新的自動化概念不時的試圖獲得產(chǎn)量的顯著增加。這種概念的例子是緊湊型機器人??，向后彎曲的機器人，重載機器人，多機器人控制，精確的離線編程機器人，靈活的框架機器人，傳感器控制的機器人和安全機器人。與此同時,還需要提高的是連續(xù)的靈活性,提高機器人的使用可靠性,改善勞動條件,降低壽命周期成本,使安裝、系統(tǒng)集成、編程和維護容易、以提高性能(圖5)。所有這些需求驅使著機器人制造商不斷增加更大的綜合性開發(fā)項目，開發(fā)新一代的產(chǎn)品和新產(chǎn)品的概念。圖5 . 為了滿足機器人離線編程對機器人精度日益增長的要求，運動學和彈
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