機(jī)器人控制發(fā)展的現(xiàn)狀與前景-資料下載頁
2025-06-24 19:44本頁面
【正文】 合理的外推。由于汽車業(yè)是目前機(jī)器人發(fā)展的主要動力，因此看一看基于激光焊接、鉚接、焊接、組裝、上膠等用的更精確、剛性、快速和纖細(xì)的機(jī)器人代替大量的笨重的點(diǎn)焊機(jī)器人的這種更早的建議需求的汽車制造業(yè)前景是很相關(guān)的。假如使用光纖、改進(jìn)釔鋁石榴石(YAG) 激光科技 (Rooks,2000年)和輕量級的焊接、鉚接、上膠設(shè)備等的技術(shù)，點(diǎn)焊機(jī)器人焊槍部分所承受的載荷將從根本上降低。這意味著,在不遠(yuǎn)將來會看到使用集成化的執(zhí)行器解決方案、纖維復(fù)合材料等其他輕質(zhì)材料的擁有手腕和上臂概念的輕盈苗條的機(jī)器人實(shí)現(xiàn)場景。即使一個(gè)輕量級的高速電機(jī)連同一個(gè)輕量級的大傳動比的減速機(jī)很有可能會變得比起現(xiàn)在使用的較重的手腕驅(qū)動系統(tǒng)更加的昂貴，由于主軸可配備具有較低功率執(zhí)行機(jī)構(gòu)以及機(jī)器人的安裝可采用更小巧的框架結(jié)構(gòu)，機(jī)器人裝置可能會變得更便宜。為了使苗條的輕量級機(jī)器人關(guān)于工具力的僵硬，機(jī)器人控制可能需要提供一個(gè)虛擬的剛度, ,對機(jī)器人的手臂有必要使用傳感器結(jié)構(gòu)。傳感器的一些例子有可選擇式振動測量電極來測量角度和輸出軸的振動的電容式編碼器（圖7）、關(guān)節(jié)力矩傳感器(Pfeffer, Khatib, amp。 Hake, 1989)，加速度計(jì)(de Jager, 1994)、可以測量臂的振動應(yīng)變規(guī)(Feliu, Garc180。?a, amp。 Somolinos,2001)。這些分布式傳感器然后以傳感器信息融合的方式被伺服系統(tǒng)使用，基于控制器中運(yùn)行的實(shí)時(shí)控制模式。在這種情況下重要的當(dāng)然是有準(zhǔn)確的動態(tài)模型。工業(yè)機(jī)器人是一種強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)，高達(dá)50質(zhì)量彈簧元素加上源自齒輪及其他傳動組件的摩擦和空轉(zhuǎn)的非線性進(jìn)行建模。 一個(gè)輕盈苗條的機(jī)器人概念還被用于汽車廠總裝線任務(wù)。在這種情況下，然而，必須也包括直觀的編程人類與機(jī)器人之間的直接接觸高效的故障處理的可能性，否則自動化系統(tǒng)將會太復(fù)雜。因此，充分的安全是必要的，低移動質(zhì)量和柔順控制機(jī)器人的在這方面是很重要的(DLR, 2006。 Hirzinger, Albu Scha168。ffer, Ha168。hnle, Schaefer, amp。 Sporer, 2001。 Ogawa, Haniya, Okahisa, amp。 Ichibangase, 2005。 Zinn, Khatib, Roth, amp。 Salisbury, 2004)。為了獲得高的安全水平，出于安全目的的傳感器虛擬剛度控制的利用將并不遙遠(yuǎn)。這可以通過使用測量信號產(chǎn)生殘差和利用機(jī)器人控制冗余的檢測來實(shí)現(xiàn)。如果六維指尖力/力矩傳感器或關(guān)節(jié)力矩傳感器用于人機(jī)互動, 會進(jìn)一步引進(jìn)冗余監(jiān)測。圖9 . 一臺由ABB開發(fā)的新的并行結(jié)構(gòu)機(jī)器人，有平面關(guān)節(jié)型機(jī)器人的工作空間同時(shí)有Delta機(jī)器人的性能。 除了上面描述的外國的發(fā)展情景外，當(dāng)然也有今天機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展。這意味著關(guān)于機(jī)器人的制造成本和機(jī)器人設(shè)備的壽命時(shí)間成本的在性能/價(jià)格比的進(jìn)一步優(yōu)化。正如先前討論過的機(jī)器人，為了從機(jī)器人結(jié)構(gòu)中得到盡可能多的性能，機(jī)器人的控制是非常重要的。模式控制使用準(zhǔn)確的模型來自每臺單獨(dú)的機(jī)器人的系統(tǒng)識別，改精確模型將進(jìn)一步推動傳感器的性能/價(jià)格比的提高，特別是機(jī)器人的手臂結(jié)構(gòu)的傳感器。然而，即使使用最精確的控制，機(jī)器人性能也不能超越機(jī)器人結(jié)構(gòu)的疲勞極限和機(jī)械部件和驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩，電流和溫度限制。因此,要實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的進(jìn)一步優(yōu)化使用，這些限制必須調(diào)諧到個(gè)體機(jī)器人的任務(wù)中去。這方面的一個(gè)前景就是引進(jìn)自適應(yīng)機(jī)器人的性能。這意味著控制器自動調(diào)諧驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)來優(yōu)化機(jī)器人正在運(yùn)行的程序的性能。為了這個(gè)，熱量和機(jī)械疲勞模型與實(shí)時(shí)動態(tài)機(jī)器人模型必須同時(shí)執(zhí)行來估關(guān)鍵性部件和結(jié)構(gòu)的計(jì)溫度和機(jī)械應(yīng)力。這種適應(yīng)性將導(dǎo)致機(jī)器人的更好的應(yīng)用，并且，它將使機(jī)器人的設(shè)計(jì)更加有效，因?yàn)椴辉贈Q定性的依賴于最壞的情況。結(jié)論 毫無疑問，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展還沒有達(dá)到它的頂峰,依然有很多工作要做，這些工作包括消除學(xué)術(shù)研究和工業(yè)發(fā)展的割裂狀態(tài)以及加強(qiáng)在以新的應(yīng)用技術(shù)和新的柔性自動化概念為目的這一方向的學(xué)術(shù)研究。在為實(shí)際工業(yè)用途開發(fā)機(jī)器人控制技術(shù)時(shí)，出現(xiàn)了一些不可預(yù)見的問題，其中許多問題尚需應(yīng)用研究來解決。研究人員、工業(yè)機(jī)器人開發(fā)人、自動化系統(tǒng)建設(shè)者和機(jī)器人用戶之間親密的合作將會顯得非常重要。這種機(jī)器人控制領(lǐng)域的一些研究和開發(fā)任務(wù)，已詳列于本簡報(bào)，以下是前面討論過的Ramp。D研發(fā)方向的概述：—同時(shí)為人和機(jī)器人之間安全互動、低成本機(jī)器人高性能控制服務(wù)的基于傳感器的控制?！獮橹庇^的機(jī)器人編程和單元校正服務(wù)的基于傳感器的人機(jī)交互接口?！换ナ綑C(jī)器人的高效的可擴(kuò)展的軟件架構(gòu)?！糜跈C(jī)器人裝置的自動識別和基于模型的機(jī)器人控制參數(shù)整定的工具，特別是對于高度模塊化機(jī)器人的結(jié)構(gòu)?！狣e facto標(biāo)準(zhǔn)和為機(jī)器人自動化系統(tǒng)規(guī)劃、優(yōu)化、配置、校準(zhǔn)、編程和重新配置的易于使用的工具。兩個(gè)重要的概念是虛擬和真實(shí)組件的即插即用和過程和自動化部署和知識數(shù)據(jù)庫。—機(jī)器人控制器的過程控制進(jìn)一步集成化，特別是在力/力矩傳感器/三維視覺應(yīng)用技術(shù)中。—帶有自適應(yīng)機(jī)器人性能特征的擴(kuò)展模式控制。譯文原文出處：Torgny Broga?rdh Annua，Reviews in Control 31，2007：69–7911 / 12
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