遥控焊接力觉临场感仿人智能控制

通过对遥控焊接过程力觉误差目标轨迹分析,在力觉临场感PID控制模型基础上,提出了遥控焊接力觉临场感仿人智能控制策略,实现了遥控焊接力觉仿人智能控制特征模型、特征辨识、特征记忆、多模态控制和多目标决策。试验表明,和常规PID控制器比较,采用仿人智能控制,更能使焊接操作者具有良好“手感”,增加对遥控焊接复杂任务操作能力,提高遥控焊接质量。     

机器人遥控焊接力觉传感与控制进展

为了完成遥控焊接过程涉及的非结构化环境接触任务,机器人遥控焊接系统需要具有力觉传感与控制功能.通过对机器人力控制理论和工业机器人集成力控制策略研究的综述,结合遥控焊接非结构化环境接触任务中存在的主要问题,提出了适合遥控焊接任务特点的力控制策略,并从双向力反馈遥操作、接触力控制以及力觉精确建模三个方面分析了力觉传感与控制技术在机器人遥控焊接领域中的应用,最后探讨了机器人遥控焊接力觉传感与控制研究的发展趋势.     

焊缝辨识六维接触力阈值标定技术

焊缝辨识是遥控焊接前提条件之一,以往焊缝辨识主要以图像传感方面研究内容较多,从力觉角度研究焊缝辨识内容较少。由于在六维力传感器前端装有探针,六维力传感器随着焊接机器人进行空间运动,探针的重量对力传感器六维力产生影响,影响焊缝辨识,为此在x—z,y—z平面内,不与焊缝接触时,测试六维力空间变化值,从而确定空间变化六维力盲区。焊缝辨识时六维力传感器与焊缝接触,需要确定引导焊缝辨识六维接触力阈值。并在上述力传感器焊缝辨识六维接触力标定技术的基础上,进行焊缝辨识效率试验。结果表明,力觉焊缝辨识较手工焊缝辨识效率提高60％左右,为快速、准确的焊缝辨识提供条件。     

基于力觉遥控焊接遥示教焊缝辨识技术

在遥控焊接遥示教过程中,基于视觉焊缝空间示教点辨识精度低,无法满足遥示教要求,为此将力觉技术引入焊缝示教点标定中,设计了基于力觉遥控焊接遥示教焊缝辨识系统,主要包括焊缝辨识信号采集系统,软件处理系统,焊缝辨识受力模型和辨识过程算法等.通过焊缝辨识过程算法,判断六维力各力状态是否有突变,根据突变判断探针在坡口中实际位置区域,进一步根据六维力大小确定焊缝具体示教点,试验表明,该方法增加遥示教焊缝辨识速度,提高遥控示教精度和效率.     

力觉临场感遥控焊接信号传输抗干扰技术

在遥控焊接中,存在焊接电源和焊接电弧产生的高频干扰,对力觉临场感遥控焊接信号传输造成强干扰。针对遥控焊接中高频干扰源及其传播途径,设计抗干扰遥控焊接信号传输网络,提出了遥控焊接长信号线布线原则,对从手力觉信号采用神经网络滤波法去除干扰噪声。通过采取上述抗干扰措施,使遥控焊接控制信号传输可靠,力觉临场感真实,焊接操作者能通过力觉临场感对遥控焊接进行准确遥操作。     

基于力觉反馈的电液伺服系统设计

借鉴电机驱动主从随动控制系统的研究方法,并根据液压系统的特殊性,对电液伺服遥操作主从机械人的力觉临场感进行分析。综合对称型双向伺服控制系统和力直接反馈型双向伺服控制系统的优点,以从端受力形成力反馈控制量的增益,位置误差和位置误差的变化率形成力反馈控制量,提出改进的对称型控制算法,即力-位置综合型双向伺服控制算法。实验结果验证了该方法的有效性和实用性。     

基于人机工程的主从机器人遥控焊接焊缝跟踪误差分析

主从机器人遥控焊接要求具有较高的运动轨迹跟踪精度和足够的焊接速度,但是当操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪焊缝时,焊缝跟踪精度不能满足焊接要求的原因至今未知.文中开发了一套由主端控制器、从机器人、工控机和激光传感器组成的主从机器人遥控焊接系统.从人机工程的角度分析了操作者手动操作主机器人控制从机器人末端焊枪跟踪直线焊缝时,影响焊缝跟踪精度的因素.结果表明,操作者的反应时间越长,焊缝跟踪精度越低,并且为了保证焊接过程的稳定性和焊接质量,焊接速度应该由机器人控制.     

引水压力钢管现场组焊主从式爬壁机器人设计

为改善作业环境、提升焊接效率,设计研制了一种主从式爬壁焊接机器人系统。主机器人搭载焊枪并跟踪焊缝运动;从机器人负载送丝机等焊接相关设备并承载线缆拖曳力,跟随主机器人运动;主机器人与从机器人合作完成现场组焊作业。主机器人负载相对较低,运动灵活,可快速到达预焊位置并调节焊枪位置;从机器人负载能力较强,吸附稳定。主机器人与从机器人均采用永磁间隙吸附及轮式运动机构。为保证机器人全位置全姿态的焊接作业,通过静力学与动力学分析优化了吸附机构设计。焊接机构采用深度相机视觉跟踪模块,对焊缝坡口的识别精度可达1 mm。在此基础上,设计开发了基于ROS的控制系统,并试制了一套机器人样机,综合试验结果表明,机器人样机的运动性能和坡口识别跟踪精度满足工程应用需求。     

遥控弧焊机器人系统

研制了一个六自由度主动操纵手，立体电视监视系统和计算机控制系统，与ＰＵＭＡ机器人组成主从式遥控弧焊机器人系统，分析了连续焊缝弧焊的运动特征，着重研究了主从式遥迭弧焊的操纵控制方式和手眼协调性问题。试验结果表明，传统的主从遥控操纵方式难以达到满意的轨迹精度；手眼形式能显著地提高操纵效率，有利于提高轨迹精度和焊接速度；采用焊接速度计算机自动控制与主从遥控操纵相配合的中显著地改善操纵的平稳性，从而显著地     

基于神经网络的遥操作工程机器人力觉反馈技术

提出基于神经网络模型的摇操作主从式工程机器人的力觉反馈技术原理。首先根据机器人从动手机构的空载动力学特性,离线建立了空载神经网络模型,然后依此模型在线辨识空载驱动力以间接提取负载力。该方法可提高力觉反馈的准确性和同步精度,实验结果验证了其有效性。     

基于虚拟现实的主-从遥操作系统研究

为研究力觉临场感系统遥操作机器人系统不可避免地存在的通讯时延问题,开发一套基于虚拟现实机器人临场感系统。介绍该系统的体系结构、几何实体建模、人机接口技术等,并对采用图形仿真技术来解决遥操作过程中的时延问题进行探讨,通过实验验证采用图形机器人来干预现实机器人运动的可行性。     

An image-guided mobile robotic welding system for SMAW repair processes

Conventionally, shield metal arc welding (SMAW) has been performed by manual operator, and hence it is not easy to apply in hazardous areas such as in nuclear power plants. An image-guided mobile robotic welding system is developed in this study for the automation of the SMAW process. The position of cracks can also be determined by this image-guided mobile robotic welding system. We installed two CCD cameras, a five-axis SCORBOT-ER VII robot and SMAW equipment on a mobile vehicle. The cameras are installed in parallel and can be used to detect the position of any cracks beforehand; the robot is then driven at a constant welding speed along the welding path. Based on the binocular images captured by the CCD cameras, an on-line algorithm is used to compare the disparities between the two images and to obtain the welding paths for the cracks. Since the electrode is consumed during the SMAW process, the robotic joint trajectories need to be modified to keep the end of the electrode on tracking on the desired welding path. The control system determines the feeding velocity of the electrode from the measured welding current and joint positions and modifies the joint trajectories correspondingly. The experimental results show that our system can effectively perform SMAW operations resulting in good quality welding. Also, the variation of the welding current in our system is much smaller than that operated by even senior technicians.     

机器人自动化弧焊生产线

机器人自动化弧焊生产线是运用机器人、焊接设备和辅助设备自动完成产品焊接过程的生产系统,简称"机器人焊接自动线"。该系统由弧焊机器人、数字化焊机、气动夹紧工装、伺服变位机、搬运机器人、自动化物流设备、自动打标设备、自动化检测设备、PLC控制系统、二维码识别设备、RFID智能识别设备、计算机MES管理系统、数据库软件系统、工装自动切换系统组成,全面实现了汽车零部件的自动化、智能化、柔性化生产。生产线减少了人工干预,提升了自动化水平,同时为稳定产品质量,实现客户定制化生产提供了坚实的保障。阐述机器人焊接自动线的自动化、智能化、柔性化关键技术及如何选择和使用机器人焊接自动线。     

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从焊接效率、焊缝质量和力学性能等方面,比较了双丝和单丝MIG焊接机器人对铝型材焊接的适用性。对于焊接4V坡VI型材,双丝比单丝焊接的焊丝熔化效率提高近1倍,而焊接热输入量降低了约18％,保护气体用量节约33％,焊缝抗拉强度提高约10～15MPa,非常适合轨道车辆中的长直焊缝的焊接。另一方面,双丝自动焊接机器人对操作者和设备本身要求更高,目前在轨道车辆行业普及程度并不高。因此,双丝取代单丝焊接仍需要一个长期的过程。     

遥控弧焊机器人语音再现技术研究

为了使弧焊机器人操作者对遥控焊接临界状态或极限不正常恃况及时监控．避免遥控焊接中断和焊接事故。依据遥控弧焊机器人工作原理和语音集成电路MSPSOC32N的语音合成算法．采用语音再现技术．设计了基于有限词汇的语音提示卡。在遥控孤焊机器人上进行了调试运行．结果表明：语音提示卡能时遥控焊接过程进行有效监控,增强遥控孤焊机器人控制系统的稳定性,提高了焊接效率。     

脉冲双丝焊接机器人在装载机动臂上的应用

介绍了装载机动臂使用焊接机器人的策划过程及效果。对动臂的四角圆弧矩形焊缝在三维空间的焊接进行试验,验证焊接机器人的智能软件对不规则曲线焊缝能够实现船形连续多层焊接,能够通过寻位和焊缝跟踪功能满足外形尺寸精度不高的结构件的焊接;根据装载机动臂焊缝尺寸大、连续性好的特点,采用脉冲、双丝、船形、连续、多层焊的焊接技术方案,提高焊接效率;采用双变位器的技术方案,焊接机器人能够连续工作,提高了设备利用率。通过全面批量应用,证明所采用的焊接机器人系统工艺适应性强、焊接稳定性好、焊接效率高。     

基于共享控制策略的遥控弧焊机器人焊缝跟踪

对应用于遥控弧焊机器人的共享控制技术进行了研究,建立了遥控机器人共享控制试验系统.激光视觉传感器基于三角测量原理,根据提取焊缝的特征点,实现焊缝的自主跟踪和焊接.根据解析速率控制算法,把手控器的控制命令与激光视觉传感器的自主控制命令在人控制器中进行融合,控制焊枪的六个自由度.弧焊机器人的控制权可以在局部自主控制和直接手动控制之间进行共享和交互,实现对远端非结构环境下的焊缝跟踪.结果表明,人机共享控制焊枪,实现未知环境的避障;提高了焊缝跟踪精度;把操作者从焊缝跟踪的底层操作中解放出来,减轻操作者的工作强度.