我國(guó)焊接機(jī)器人研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)(編輯修改稿)
2025-07-22 07:58 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 有十分優(yōu)良的動(dòng)特性，非常適合機(jī)器人自動(dòng)化和智能化焊接。還有一些特殊功能的電源，如適合鋁及其鋁合金 TIG 焊的方波交流電源、帶有專家系統(tǒng)的焊接電源等。目前有一種采用模糊控制方法的焊接電源，可以更好保證焊縫熔寬和熔深的基本一致，不僅焊縫表面美觀，而且還能減少焊接缺陷?；『鸽娫床粩嘞驍?shù)字化方向發(fā)展，其特點(diǎn)是焊接參數(shù)穩(wěn)定，受網(wǎng)路電壓波動(dòng)溫升、元器件老化等因素的影響很小，具有較高的重復(fù)性，焊接質(zhì)量穩(wěn)定、成型良好。另外，利用 DSP的快速響應(yīng)，可以通過(guò)主控制系統(tǒng)的指令精確控制逆變電源的輸出，使之具有輸出多種電流波形和弧壓高速穩(wěn)定調(diào)節(jié)的功能，適應(yīng)多種焊接方法對(duì)電源的要求。 目前，弧焊機(jī)器人普遍采用氣體保護(hù)焊方法，主要是熔化極氣體保護(hù)焊，其次是鎢極氬氣保護(hù)焊，等離子弧焊、切割及機(jī)器人激光焊數(shù)量有限，比例較低。發(fā)達(dá)國(guó)家的弧焊機(jī)器人已普遍采用高速、高效氣體保護(hù)焊接工藝，如雙絲氣體保護(hù)焊、 焊、熱絲TIG焊、熱絲等離子焊等先進(jìn)的工藝方法，不僅有效地保證了優(yōu)良的焊接接頭，還使焊接速度和熔敷效率提高數(shù)倍至幾十倍。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(kāi)放方向發(fā)展的需要，發(fā)達(dá)國(guó)家都在加大力度，對(duì)機(jī)器人技術(shù)進(jìn)行深入研究。從技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)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。焊接機(jī)器人視覺(jué)控制技術(shù)是通過(guò)對(duì)焊接區(qū)圖像進(jìn)行采集產(chǎn)生視頻信號(hào)送至圖像處理機(jī)，對(duì)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(guò)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)，整機(jī)器人的位姿。視覺(jué)控制的關(guān)鍵在于視覺(jué)測(cè)量，在焊接過(guò)程中視覺(jué)技術(shù)分為直接視覺(jué)傳感和間接視覺(jué)傳感兩種形式。直接視覺(jué)傳感技術(shù)是一種常用的非接觸式傳感形式，主要優(yōu)點(diǎn)是不接觸工件，不干擾正常的焊接過(guò)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(lái)實(shí)現(xiàn)焊接過(guò)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(duì)焊接熔池行為進(jìn)行觀察和控制?，F(xiàn)在，基于激光三角形的視覺(jué)系統(tǒng)具有高度的靈活性而且價(jià)格低、精度高、獲取信息能力強(qiáng)，不受周圍噪聲和電弧產(chǎn)生的高溫影響，獲得的信息可以用于多種自適應(yīng)功能?；『钢惺褂眉す庖曈X(jué)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(jué)系統(tǒng)。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)，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(jué)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(chǎng)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(guò)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，模糊控制綜合定量知識(shí)的能力較差，當(dāng)對(duì)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(duì)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(wèn)題。 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(duì)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)雜焊接過(guò)程的控制問(wèn)題。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力信息存儲(chǔ)量大，容錯(cuò)性好，能夠?qū)崿F(xiàn)并行聯(lián)想搜索解空間和完成自適應(yīng)推理，提高智能系統(tǒng)的智能水平、知識(shí)處理能力及強(qiáng)壯性。因此，在機(jī)器人焊接質(zhì)量控制中可采用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)建立焊接過(guò)程模型從而解決線性控制方法所不能克服的問(wèn)題，彌補(bǔ)傳統(tǒng)專家系統(tǒng)以及模糊控制的不足，現(xiàn)在焊接機(jī)器人神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中使用較多的是前饋式多層神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。 嵌入式系統(tǒng)以其小型、專用、易攜帶、可靠性高的特點(diǎn)，已經(jīng)在焊接機(jī)器人控制領(lǐng)域得到了應(yīng)用，嵌入式控制系統(tǒng)具備網(wǎng)絡(luò)和人機(jī)交互能力，可以取代以往基于微處理器的控制方式嵌入式控制器具有液晶顯示器，可以替代 ＣＲＴ 顯示器在控制
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