焊接機械手控制系統(tǒng)設(shè)計—英文譯文-資料下載頁
2025-07-07 16:34本頁面
【正文】 于汽車業(yè)是目前機器人發(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、快速和纖細的機器人代替大量的笨重的點焊機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)，點焊機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器人實現(xiàn)場景。即使一個輕量級的高速電機連同一個輕量級的大傳動比的減速機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)行機構(gòu)以及機器人的安裝可采用更小巧的框架結(jié)構(gòu)，機器人裝置可能會變得更便宜。為了使苗條的輕量級機器人關(guān)于工具力的僵硬，機器人控制可能需要提供一個虛擬的剛度, ,對機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(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，基于控制器中運行的實時控制模式。在這種情況下重要的當(dāng)然是有準確的動態(tài)模型。工業(yè)機器人是一種強耦合的多變量系統(tǒng)，高達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)的非線性進行建模。 一個輕盈苗條的機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。這可以通過使用測量信號產(chǎn)生殘差和利用機器人控制冗余的檢測來實現(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互動, 會進一步引進冗余監(jiān)測。圖9 . 一臺由ABB開發(fā)的新的并行結(jié)構(gòu)機器人，有平面關(guān)節(jié)型機器人的工作空間同時有Delta機器人的性能。 除了上面描述的外國的發(fā)展情景外，當(dāng)然也有今天機器人技術(shù)的不斷發(fā)展。這意味著關(guān)于機器人的制造成本和機器人設(shè)備的壽命時間成本的在性能/價格比的進一步優(yōu)化。正如先前討論過的機器人，為了從機器人結(jié)構(gòu)中得到盡可能多的性能，機器人的控制是非常重要的。模式控制使用準確的模型來自每臺單獨的機器人的系統(tǒng)識別，改精確模型將進一步推動傳感器的性能/價格比的提高，特別是機器人的手臂結(jié)構(gòu)的傳感器。然而，即使使用最精確的控制，機器人性能也不能超越機器人結(jié)構(gòu)的疲勞極限和機械部件和驅(qū)動系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩，電流和溫度限制。因此,要實現(xiàn)工業(yè)機器人的進一步優(yōu)化使用，這些限制必須調(diào)諧到個體機器人的任務(wù)中去。這方面的一個前景就是引進自適應(yīng)機器人的性能。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)化機器人正在運行的程序的性能。為了這個，熱量和機械疲勞模型與實時動態(tài)機器人模型必須同時執(zhí)行來估關(guān)鍵性部件和結(jié)構(gòu)的計溫度和機械應(yīng)力。這種適應(yīng)性將導(dǎo)致機器人的更好的應(yīng)用，并且，它將使機器人的設(shè)計更加有效，因為不再決定性的依賴于最壞的情況。結(jié)論 毫無疑問，工業(yè)機器人的發(fā)展還沒有達到它的頂峰,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。在為實際工業(yè)用途開發(fā)機器人控制技術(shù)時，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)機器人開發(fā)人、自動化系統(tǒng)建設(shè)者和機器人用戶之間親密的合作將會顯得非常重要。這種機器人控制領(lǐng)域的一些研究和開發(fā)任務(wù)，已詳列于本簡報，以下是前面討論過的Ramp。D研發(fā)方向的概述：—同時為人和機器人之間安全互動、低成本機器人高性能控制服務(wù)的基于傳感器的控制?！獮橹庇^的機器人編程和單元校正服務(wù)的基于傳感器的人機交互接口?！换ナ綑C器人的高效的可擴展的軟件架構(gòu)。—用于機器人裝置的自動識別和基于模型的機器人控制參數(shù)整定的工具，特別是對于高度模塊化機器人的結(jié)構(gòu)?！狣e facto標準和為機器人自動化系統(tǒng)規(guī)劃、優(yōu)化、配置、校準、編程和重新配置的易于使用的工具。兩個重要的概念是虛擬和真實組件的即插即用和過程和自動化部署和知識數(shù)據(jù)庫?！獧C器人控制器的過程控制進一步集成化，特別是在力/力矩傳感器/三維視覺應(yīng)用技術(shù)中?！獛в凶赃m應(yīng)機器人性能特征的擴展模式控制。譯文原文出處：Torgny Broga?rdh Annua，Reviews in Control 31，2007：69–7911 / 1
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