焊接機械手控制系統(tǒng)設計-英文譯文

1、附件C：譯文.重慶大學本科學生畢業(yè)設計(論文)附件C 指點教師評定成果(五級制)：指點教師簽字：附件C：譯文從工業(yè)的角度看機器人控制開展的現(xiàn)狀和前景Torgny BrogardhABB機器人、SE-721stera 68 Va瑞典2006年10月5日投稿2007年1月14日發(fā)表2007年5月4日網(wǎng)上刊登摘要：對于機器人制造商來說機器人控制技術是一項中心競爭力。為了改善機器人性能、減小機器人本錢和開發(fā)新的功能，機器人制造商做了大量的研發(fā)任務。當今，在這一開展領域最引人注目的是多機器人控制、平安控制、力控制、三維視覺、遠程控制機器人的監(jiān)視和無線通訊等。目前人們正在研討受害于這些研發(fā)的技術運用和機器

2、人制造商所面臨的技術挑戰(zhàn)?，F(xiàn)階段，基于模型的控制是工業(yè)機器人控制的關鍵技術。雖然本錢壓力致使機器人機械構造更加難以控制，為了滿足更高的性能要求，控制模型和控制方案還是越來越準確?？梢詮哪承╊I域找到機器人未來開展的驅動力。這些領域包括汽車行業(yè)新的機器人技術，特別是在中小型企業(yè)、食品工業(yè)、鑄造廠等的最后組裝以及大型構造的加工和裝配領域。在這里本文提出了未來機器人控制開展的一些情況。一種情況是，輕型機器人的概念能夠對未來汽車制造和中小型企業(yè)SME的自動化產(chǎn)生影響。這樣的開展能夠導致模塊化機器人和在機器人臂構造上運用傳感器的控制方案的誕生。上面提到的這種傳感器也可以用于冗余平安控制的實現(xiàn)。高度模塊化機

3、器人的引進將添加機器人對安裝支持的需求，這樣就使得即插即用功能變得更為重要。獲得高度模塊化機器人的一種途徑是利用近年來開展起來的一種新型的并行構造機器人構造。相對于機器人底座來說并行機器人構造有很大的任務空間。為進一步有效地運用機器人,自順應機器人方案就被提了出來，這意味著機器人在執(zhí)行不同的程序是所產(chǎn)生的熱應力和疲勞應力分別得到了控制優(yōu)化。上述陳說的主要結論是:工業(yè)機器人的開展是在遠離它的限制, 需求大量的研討和開發(fā)來獲得一個工業(yè)機器人自動化更廣泛運用。#2007愛思唯爾保管一切權益。關鍵詞:工業(yè)機器人,機器人控制;控制功能;控制運用簡介工業(yè)機器人開展的特點是一個大范圍的多學科技術的交融。這些

4、技術很多都不是特定面向機器人的，可以經(jīng)過其他更廣泛的產(chǎn)品領域得到開展。然而，機器人控制，尤其是機器人運動控制，對不同的機器人產(chǎn)品相差很大，同時構成了對工業(yè)機器人的開展最重要的關鍵才干之一。經(jīng)過運用和開展先進的控制技術,就有能夠不斷提高機器人的性能,這對于工業(yè)機器人自動化性能的提高和本錢的降低是很有必要的。應該強調的是，汽車產(chǎn)業(yè)包括他們的供應鏈是今天主導客戶forindustrial機器人結合國歐洲經(jīng)濟委員會，2004。這意味著出自這種類型的制造系統(tǒng)的要求很大程度上驅動著機器人的開展。所以,如今的大多數(shù)機器人,都順應在非常猛烈的競爭環(huán)境下高容量柔性消費的本錢敏感性。對機器人制造商來說，對本錢、效

5、率、高可靠性和高消費率的根本要求有必要做出很大的努力。而且,有必要使機器人控制與工廠自動化系統(tǒng)的諸如運用協(xié)議、通訊系統(tǒng)、I / O接口、PLC設備、用戶界面、工藝設備等相順應，以到達不同機器人產(chǎn)品之間的最正確利用和最短的切換時間。(RIA及美國國家規(guī)范與技術研討院,2000年)。世界汽車工業(yè),將是上述陳說觀念的騰飛點，完全機器人自動化通常出如今汽車車身總成、鍛壓、油漆和涂料。發(fā)動機和動力總成在某種程度上也實現(xiàn)了機器人自動化(ABB-1,2003年)。這些運用技術曾經(jīng)很好的建立起來，機器人的一些特征諸如安裝、編程、集成、維修、性能和功能被不斷完善。從控制的觀念來看, 這意味著對魯棒性，穩(wěn)定性和精

6、度方面的要求提高了。與此同時，本錢壓力意味著需求開展少器具有更復雜的機械振動模態(tài)和更大的動態(tài)變化的剛性機械構造的單獨機器人，而這種機器人必需由控制系統(tǒng)處置。圖1 . 多機器人控制需求高性能方式控 圖2 . 汽車傳動系組件的裝配，如下圖的液力變制概念和有效的機器人的編程方法。 矩器就是機器人力控制有很大潛力的一個例子。再進一步看汽車制造業(yè)自動化程度的現(xiàn)狀，目前只需極少數(shù)的機器人用于最后的裝配。在這里，需求新的機器人技術和新的柔性自動化處理方案來處置裝配義務的復雜性和產(chǎn)品的幾何外形多邊性。工業(yè)機器人未來面臨的一個宏大挑戰(zhàn)是為這種運用技術開發(fā)出經(jīng)濟可行的處理方案,這種運用技術中機器人控制需求滿足更直

7、觀,更互動的幾何公差、外形公差。這個方向的一項突破會掀起大范圍的工業(yè)運用機器人學的一股新浪潮，雖然這些在今天看來是不現(xiàn)實的。然而,在討論未來機器人的控制技術之前,先給出目前主要工業(yè)機器人控制的開展一些例子。然后對機器人開展的驅動力進展討論,并在此根底上概述未來開展的情景。2. 目前的工業(yè)機器人控制的開展工業(yè)機器人的一種開展趨勢是時髦工業(yè)機器人，這通常源于汽車工業(yè)提出的新消費概念。目前流行的一個例子是多機器人控制以及由幾個機器人制造商提出的不同處理方案，雖然這幾年來一些制造商曾經(jīng)將他們作為本人的商品供應(布雷丁，2005)。在工業(yè)上采用多機器人控制的主要緣由是經(jīng)過讓機器人并行任務以降低消費本錢，

8、尤其對電弧焊這種低速的過程而言。其他益處是，幾個機器人由一個控制器控制，就可以節(jié)省占地面積、改善防止碰撞性能、減少周期時間。在電弧焊接時, 同時從不同的方向對一樣的對象進展焊接，跟有能夠到達焊接熱量的平衡分布。通常的一種安裝就是運用兩個或更多的機器人在同一個工件焊接，該工件由一個或兩個自在度的機械手旋轉。對于更高的靈敏性，工件也可以由一個機器人夾持(圖1)，另一個機器人夾持被焊接的部件。汽車工業(yè)也希望經(jīng)過改善在一個共同的機器人車體上機器人組織的協(xié)同性，來降低點焊機器人的循環(huán)時間。開展多機器人控制系統(tǒng)時，一個很困難的控制實例就是如何實現(xiàn)動態(tài)優(yōu)化伺服參考的準確定時以及協(xié)調不協(xié)調的動作、異常處置和缺

9、點恢復的平滑的過渡。當一大群機器人任務在一個大型消費線任務時也有這個問題，就是如何動態(tài)地給機器人和集群機器人分配義務以到達最優(yōu)消費率。同時,必需留意到collabor -ating機器人比獨身的機器人更難于編程，因此離線編程機器人和細胞模型更有積極性。另外一個問題是協(xié)作機器人安裝的準確度。由于串聯(lián)運動鏈需求被控制，比起單個機器人安裝，伺服回路及機器人的運動學和動力學模型錯誤將給工具和工件之間產(chǎn)生更大的姿態(tài)偏向。因此, 多機器人控制的開展會刺激器人的運動學和動力學模型以及機器人的伺服性能的進一步改善和提高。多機器人控制是需求相關的是開發(fā)機器人具有很高的承載力的要求ABB公司- 2，2001。例如

10、,汽車車身的部分地域。負荷達500公斤機器人曾經(jīng)著手開發(fā)。一重負荷處置機器人擁有與車身零件夾具而其他機器人那么沒有，例如，點或弧焊接機器人。這種自動化處理方案的動力用機器人取代單一的目的運輸系統(tǒng)產(chǎn)生的更高靈敏性。除了多機器人這種控制方面，向更高的負載才干開展導致降低機械機器人固有頻率和添加準確模型和控制機器人的構造。另一種流行的開展方向是朝著在機器人安裝新的平安安排ESALAN系統(tǒng)，2006年。一個短期的動機用平安軟件的限制替代電氣和機械的任務范圍限制的能夠性，這使得它更廉價，更快速地配置一個機器人單元。此外,一個機器人單元平安柵欄，更有效的順應任務空間的局限性,這將節(jié)省占地面積在車間。也有一

11、些方案,開展為人類與機器人之間的平安直接協(xié)作的新概念Schraft，梅耶，Parlitz，與赫爾姆斯，2005年。對這種協(xié)作運用的例子包括資料處置，機械維護，康波，新界東北轉移和裝配。為了提高機器人人機協(xié)作的平安程度，對硬件和軟件的冗余機器人的平安監(jiān)視程度的添加，例如，經(jīng)過兩個通道的丈量系統(tǒng)和缺點平安總線和I / O系統(tǒng)。所需的冗余當然可以在許多方面得到它，但同時重要的是不能添加添加的本錢超越它的冗余功能可接受的運用。一個控制方面的新平安觀念是如何利用曾經(jīng)運轉了機器人的實時模型在機器人控制器來獲得一種足夠敏感但沒有給予太多的假警報缺點檢測。同樣重要的是可以監(jiān)視平安功能確實有效，當緊急情況發(fā)生。

12、例如,剎車和監(jiān)視功能的機器人必需循環(huán)測試。這種平安技術的不斷開展，可以對未來人類在更少的機器人構造化的環(huán)境比在今天的機器人安裝所需求的人機協(xié)作的第一步。還有一個繼續(xù)的開展方向,在運用無線通訊技術在機器人系統(tǒng)可以發(fā)現(xiàn),(Katzel,2004年)。無線通訊最大的熱點,是關于示教系統(tǒng)和控制器之間的溝通, 另外一個熱點就是機器人控制器和傳感器及工藝設備之間的無線通訊。弗雷，Endresen，Kreitz，Scheibe，2005年。測試設備的閱歷闡明，一個車間的環(huán)境通訊本身不是主要問題，大問題是關于平安的，,例如, 為平安的無線緊急事件的處置方法和機器人示教系統(tǒng)在日志中平安的選擇去發(fā)現(xiàn)新的概念。同時

13、也應該指出由于大部分無線傳輸設備消費市場消費的，有能夠將這些安裝用作本錢低的機器人控制器用戶界面德安杰洛和Corke，2001年。在機器人控制的開展前景,新平安機制的無線傳輸、無線編程設備和無線傳感器和執(zhí)行器的自診斷都將是重要的方面。近幾年有一個傳感器類型引起工業(yè)留意力添加是六自在度(自在度)力/力矩傳感器ATI蘇達權等,2006)。很長一段時間以來，雖然機器人制造商已能將機器人進展力的控制，尚未有廣泛的利用這個功能。運用場所的實例就是用六維指尖力/力矩傳感器來控制的工業(yè)機器人研磨，去毛刺，去毛刺，研磨，拋光，測試和組裝。在資料去除的運用，力傳感器為根底的控制優(yōu)點是工藝質量較高，容易校準過程質

14、量和對夾具和夾持器的準確度要求降低皮雷，沖壓，勞赫，Arau喬，2002年用于裝配的優(yōu)點是縮短工期、減少沖擊力，減少風險的干擾，楔入和擦傷張，Zhongxue，Broga桉木RDH，王和伊薩克森，2004。在力傳感器的運用為根底的控制運用中，手任務業(yè)與惡劣的任務條件、發(fā)安康風險是引進這項新技術的緣由。為了添加運用力傳感器控制的機器人的運用，編程和調試方法需求進一步開展，工藝參數(shù)的規(guī)范設置和低本錢力傳感器應加以開展?？焖僭鲩L的運用技術能夠在世界汽車工業(yè)中還有傳動鏈組件裝配中被發(fā)現(xiàn),例如, 插入軸，花鍵與液力變矩器匹配的安裝(圖2)。由于力和扭矩傳感將在未來的人類與機器人協(xié)作中不可短少，正在開展的

15、力/力矩傳感器控制，如何整合該技術到機械手系統(tǒng)的協(xié)作顯得非常重要。圖3 . 利用計算機軟件、觸摸屏、高效的運用開發(fā)工具、教學吊墜，同時也是一種通用的圖形用戶界面安裝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)曾經(jīng)運用了很長時間了，但沒有找到任何制造業(yè)機器人大量運用的情況。緣由之一就是短少了在一個典型的任務間環(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, 目前市場上運用三維視覺的產(chǎn)品是盡能夠地提高機器人的視覺魯棒性和系統(tǒng)的處理方案,從而能充分提高靈敏

16、性,例如, 資料處置，機械維護和裝配(Braintech-ref,2006)。甚至如今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、任務對象、夾具和其他機器人部件的能夠性。三維視覺的主要開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,主要用于控制任務對象位置不能得到保證的電弧焊接的途徑的控制Servorobot，2006這些傳感器類型曾經(jīng)運用了很長時間,但有一種走向全三維丈量的趨勢, 例如,經(jīng)過在

17、三角丈量為根底的跟蹤傳感器中引入一種以上的掃描線條。同樣的開展趨勢也存在于由機器人進展檢查光學丈量系統(tǒng)中，例如,汽車車身和汽車子組件。對于跟蹤傳感器，優(yōu)化運用和與機器人程序相關的超前信息協(xié)調是很重要的，為了能在丈量數(shù)據(jù)缺乏的情況下可以處置并且從進程失敗中能進展有效的恢復。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能夠激發(fā)在伺服回路方面某些機器人運用技術采用三維視覺技術。其他正在進展的機器人技術的提高涉及到機器人的控制器用戶運用界面，其目的是使機器人編程，操作和維護簡單，雖然機器人系統(tǒng)的復雜性不斷添加?；跈C器人動作和行動

18、的圖形表示的精靈般的循序漸進的概念也在教學吊墜上運用圖3; ABB公司- 4，2006，現(xiàn)實的機器人仿真接口實現(xiàn)對機器人編程程度(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，消費數(shù)據(jù)的優(yōu)化、監(jiān)測、預防性維護和缺點隔離等的遠程自動化采集將進一步開展。缺點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、運用了觀測概念說我虛擬傳感器傳回來的數(shù)據(jù)。這種開展一定會繼續(xù)，在實時動態(tài)方式運轉的機器人等待著會更多的用于缺點檢測、缺點隔離與診斷,基

19、于剩余的生成和系統(tǒng)辨識方法(Mattone& De Luca, 2003; Ostring, 2002)。方式控制(Sciavicco & Siciliano,2000) 在機器人學被以為是非常重要的，以滿足對性能的改良和本錢的降低這一對矛盾的要求圖4。不斷的開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控制方案，靜態(tài)和動態(tài)模型參數(shù)變化更大大，日益添加噪音和干擾，較低的特征頻率機和擴展化得非線形性的數(shù)量更大。即使一切的這些方面都做了很多學術研討，大量的運用研討需求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開展攜手并進的是采用虛擬原型機來提高性能/本錢

20、比、降低了開發(fā)本錢、并能縮短產(chǎn)品周期的于模型的設計的重要開展(Pettersson,2005)。非常重要的那么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。3、未來工業(yè)機器人控制開展驅動力跟一切其他工業(yè)產(chǎn)品一樣，由機器人的開展主要是其用戶的需求所支配。然而, 就其用途廣泛而言機器人也非常獨特,這意味著機器人技術要向著不同的自動化和不同的用途的大范圍的要求去開展(機器人制造商聯(lián)絡,2006)。從運用需求出發(fā)，需求妥善處置新工藝產(chǎn)生的要求和改良傳統(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，平板電視屏幕的處置和金屬板材變

21、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，丈量和裝配等等。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)。運用或資料的制造商來說,例如，塑料行業(yè)目前非常盼望運用機器人。從客戶驅動的要求來看，根本要求當然以降低消費本錢、提高最終產(chǎn)質量量同時新的自動化概念不時的試圖獲得產(chǎn)量的顯著添加。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，準確的離線編程機器人，靈敏的框架機器人，傳感器控制的機器人和平安機器人。與此同時,還需求提

22、高的是延續(xù)的靈敏性,提高機器人的運用可靠性,改善勞動條件,降低壽命周期本錢,使安裝、系統(tǒng)集成、編程和維護容易、以提高性能(圖5)。一切這些需求驅使著機器人制造商不斷添加更大的綜合性開發(fā)工程，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，運動學和彈性靜力學辨識和補償方法不斷準確化，今天0.5毫米的體積精度甚至一個大型的機器人上也可以到達。與此同時，由于用戶運用需求的拉動當然有技術迫使制造商在其他更大的產(chǎn)品領域利用機器人的最新技術成果。因此，PC領域硬件和軟件兩個方面的開展都會對機器人控制器開展產(chǎn)生很大的影響，運用此項技術的努力電信領域。軟件開發(fā)和維護

23、的本錢不斷添加，一個很長的軟件壽命時間是如此的重要，這意味著,例如,新的高效的軟件開發(fā)環(huán)境和可擴展的系統(tǒng)體系構造的新概念、開放的接口和com - munication概念都是機器人控制器的開展重要的推進力。雖然在機器人技術開展最快的出如今在控制器方面，同時也存在著一些機電技術推進一面。更有效、更大的緊湊齒輪箱、更符合本錢效益的電機和驅動系統(tǒng)、更廉價的碳復合資料和更先進的機械設計工具。在長期的角度來看, 對汽車工業(yè)及其次級供應商來說，機器人一定是有一個繼續(xù)開展。在這里能夠發(fā)生的是燃料價錢上升，污染和其他環(huán)境問題將使得有必要建立更小、更高效的輕型車運用，例如，與燃料電池相結合的電力驅動。然后，問題

24、就是這將如何改動對制造系統(tǒng)，包括工業(yè)機器人的需求。一種能夠性是，現(xiàn)場的汽車車身點焊將被替待，例如，激光焊接和金屬零件，鉚接焊接神戶，2001年，粘合和布羅西斯，2006復合資料部件的精加工。這就意味著具有更高準確度和剛度的更小、更輕的機器人將有更大的需求。假設電力驅動和燃料電池將被普遍運用，那么新的運用將會出現(xiàn)，能夠對機器人的準確度和短周期會有更高的要求。然而,由于大量的產(chǎn)品制造都是由一樣的很工業(yè)組織所完成,才使得制造汽車和汽車零部件的制造系統(tǒng)的根底設備構造能夠會是一樣的。圖6 . 食品工業(yè)將成為未來機器人開展的動力之一。在這里，基于Delta 概念的并聯(lián)機器人FlexPicker，任務在一家

25、面包店。如在第1節(jié)指出了汽車制造業(yè)依然是勞動密集型的的一個部分是最后組裝。今天將機器人技術用于裝配，問題就出現(xiàn)了，幾何復雜性和任務對象的多變性，平安圍欄所需的空間與復雜的機器人編程和耗費時間的缺點處置等等。只需很少的機器人設備可以很經(jīng)濟的運用此技術，例如，上膠和車窗安裝。在這種特殊情況，安康風險是機器人引進一個重要緣由。在重升降機中，任務條件刺激了引進設備以協(xié)助完成。在這里,一個曾經(jīng)進展了幾年的開發(fā)工程就是開發(fā)免受被動機械系統(tǒng)和伺服控制的起重工具。這些智能(IAD)輔助設備人們所感興趣的分別是他們的平安要求和操作者與IAD之間相互的力控制(Colgate, Peshkin, & Kloster

26、meyer, 2003)。然而，這種設備不能給出一種現(xiàn)實的自動化處理方案并且這一概念不能開展為一個完好的機器人化汽車裝配。相反，可以預期，汽車行業(yè)將推進裝配機器人系統(tǒng)的新類型的產(chǎn)生和柔性自動化的根底設備構造的的新類型的產(chǎn)生。為了尋覓能夠推進未來機器人的開展的其他行業(yè)，一種能夠是看今天缺乏有效利用機器人做根底設備的制造系統(tǒng)。這里有一個時機，中小型企業(yè)自動化的需求SMErobot，2005年。在這種環(huán)境下所需求的是易于安裝、配置、標定、編程和維護的低本錢的平安機器人系統(tǒng)。這個運用進程將同那些用于今天的機器人一樣，其最大的挑戰(zhàn)將是開發(fā)出發(fā)一個更低的機器人壽命周期本錢的機器人技術。今后運用工業(yè)機器人將

27、會有很多其他重要領域在這個開展方向走更遠的路。柔性自動化實例諸如裝配、廢料處置分揀，肉類食品切割、食品加工和處置的其他類型圖6; Hamazawa，1999年、對消費品的處置、飛機大部件的整機裝配零部件加工庫卡機器人，2005年、橋梁、建筑、船舶、火車、鐵路、電站、風車等，大范圍的工藝義務。假設柔性機器人自動化為這些類型的運用找到經(jīng)濟可行的處理方案, 工業(yè)機器人的一個宏大的新市場對將會驅動機器人技術一個新方向開展。從未來的新運用進程對機器人學的驅動力來看，提高了機器人的性能將非常重要。例如，眾所周知，臂式機器人制造和安裝比笛卡爾機器人本錢更低。然而,在頻寬、剛度、準確性方面笛卡爾機械手可以遠高

28、于一個關節(jié)機器人,但是假設關節(jié)機器人的性能有了顯著的提高的話，關節(jié)機器人將占領從更昂貴的笛卡爾機械手大片的市場份額。其中運用臂式工業(yè)機器人的例子是高性能激光切割，等離子切割裝配和機加工。既提高了機器人的性能和新的柔性自動化的概念的一個例子就是鐵鑄件的補爐(Lauwers, Wallis, Haigh, & Sohald,2004)。在這種情況下，第三個方面也很重要，那就是是非常不安康的鑄造環(huán)境。思索到工人的安康問題，未來一些其他的的工業(yè)機器人運用例子可以找到。這樣的例子比如屠宰場，冷藏庫，玻璃加工商店，漁業(yè)和渣滓處置廠。圖7 . 電容式編碼器環(huán)(Hexagon Metrology)集成到ABB

29、 圖8 . 為了使機器人的編程更加簡單，引導編程有望成為一機器人的機械手臂用于機器人手臂的運動準確的丈量。 個重要的技術。在這里，引導編程是用丈量臂銜接到機 器人的ABB TeachSaver編程軟件上。4、未來工業(yè)機器人控制的開展前景雖然長期開展方向很難預測，一些前景還是能被勾勒出來，即在可觀測的機器人運用情況的主要驅動力的根底上怎樣做出一個合理的外推。由于汽車業(yè)是目前機器人開展的主要動力，因此看一看基于激光焊接、鉚接、焊接、組裝、上膠等用的更準確、剛性、快速和纖細的機器人替代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)前景是很相關的。假設運用光纖、改良釔鋁石榴石(YAG) 激光科

30、技 (Rooks,2000年)和輕量級的焊接、鉚接、上膠設備等的技術，點焊機器人焊槍部分所接受的載荷將從根本上降低。這意味著,在不遠未來會看到運用集成化的執(zhí)行器處理方案、纖維復合資料等其他輕質資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能夠會變得比起如今運用的較重的手腕驅動系統(tǒng)更加的昂貴，由于主軸可配備具有較低功率執(zhí)行機構以及機器人的安裝可采用更小巧的框架構造，機器人安裝能夠會變得更廉價。為了使苗條的輕量級機器人關于工具力的生硬，機器人控制能夠需求提供一個虛擬的剛度, ,對機器人的手臂有必要運用傳感器構造。傳感器的一些例子有可

31、選擇式振動丈量電極來丈量角度和輸出軸的振動的電容式編碼器圖7、關節(jié)力矩傳感器(Pfeffer, Khatib, & Hake, 1989)，加速度計(de Jager, 1994)、可以丈量臂的振動應變規(guī)(Feliu, Garca, & Somolinos,2001)。這些分布式傳感器然后以傳感器信息交融的方式被伺服系統(tǒng)運用，基于控制器中運轉的實時控制方式。在這種情況下重要的當然是有準確的動態(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質量彈簧元素加上源自齒輪及其他傳動組件的摩擦和空轉的非線性進展建模。一個輕盈苗條的機器人概念還被用于汽車廠總裝線義務。在這種情況下，然而，必需也包括直觀的

32、編程人類與機器人之間的直接接觸高效的缺點處置的能夠性，否那么自動化系統(tǒng)將會太復雜。因此，充分的平安是必要的，低挪動質量和柔順控制機器人的在這方面是很重要的(DLR, 2006; Hirzinger, Albu- Schaffer, Hahnle, Schaefer, & Sporer, 2001; Ogawa, Haniya, Okahisa, & Ichibangase, 2005; Zinn, Khatib, Roth, & Salisbury, 2004)。為了獲得高的平安程度，出于平安目的的傳感器虛擬剛度控制的利用將并不遙遠。這可以經(jīng)過運用丈量信號產(chǎn)生殘差和利用機器人控制冗余的檢測來實現(xiàn)。假設六維指尖力/力矩傳感器或關節(jié)力矩傳感器用于人機互動, 會進一步引進冗