PLC三自由度焊接机器人设计+CAD图纸+梯形图(6)
1.1.4焊接机器人技术的发展趋势
随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人
也由单一的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工系统
方向发展。
(1) 离线编程、虚拟示教
现有工业机器人多采用示教盒示教，需要生产人员现场参与，占用了生产时间，降低了劳动生产率，而且焊接精度依赖于操作工人的经验，但是相对来说比较简单直接。离线编程是利用计算机图形学的成果，建立起机器人机器工作环境的模型，利用一些规划算法，通过对图形的控制和操作在脱离生产线的情况下对机器人的轨迹进行轨迹规划。离线编程是一种相对高级的编程方式，包括了建模、算法、仿真等相关专业的知识，开发难度大、周期长，但是可以远程操作，示教过程不占用生产时间，实现复杂运动轨迹的编程，使用规划技术可以实现最佳路径规划。虚拟示教是在离线编程基础上发展起来的，它吸取了离线编程和直接示教的优点。虚拟示教就是借助于虚拟现实系统中的人机交互装置操作计算机屏幕上的虚拟机器人动作，然后利用应用程序界面记录示教点位置、动作指令并生成作业文件，最后下载到机器人控制器后，完成机器人的示教。
(2) 视觉控制
焊接机器人视觉控制技术是通过对焊接区图像进行采集，产生视频信号送至图像处理机，对图像进行快速处理并提取跟踪特征参量，进行数据识别和计算，
通过逆运动学求解得到机器人各关节位置给定值，最后控制高精度的末端执行机
构，调整机器人的位姿。视觉控制的关键在于视觉测量，在焊接过程中视觉技术
分为直接视觉传感和间接视觉传感二种形式。直接视觉传感技术是一种常用的非
接触式传感形式，其主要优点是不接触工件，不干扰正常的焊接过程，获取的信
息量大，通用性强。早先，研究人员直接利用电弧光照射熔池前方的工件间隙获
取焊接区焊缝信息，根据熔池前方不同远近处电弧光强度的闪烁来实现焊接过程
中的焊缝跟踪；典型的例子是利用带有 CCD 摄像机的微型计算机控制系统对焊
接熔池行为进行观察和控制；现在，基于激光三角形的视觉系统具有高度的灵活
性，价格低，精度高，获取信息能力强，且不受周围噪声和电弧产生的高温影响，
其获得的信息可以用于多种自适应功能。
(3) 焊接过程的动态控制、熔池信息提取
熔池信息提取是决定和检验焊接质量的关键环节。尽管焊接机器人焊接质量有良好的一致性，但是焊接过程中实时信息的提取，对于在焊接过程中实时校正焊接质量有重要意义。熔池信息提取主要有两种方式：一是建立在传热学理论基础上的温度场计算，由于在设计其考虑因素时忽略了一些影响因素，从而使得模型与实际有区别，因而使用这种数学分析的方法不能得到满意的结构；二是利用传感器进行温度场检测，这主要是利用红外 CCD 摄像机，这是焊接领域中研究的一个热点问题。
(4)模糊控制技术
由于焊接机器人系统具有非线性和时变特点，难以用精确的数学模型进行描述，用传统的控制方法难以实现最佳控制，而模糊控制具有自适应和鲁棒性等特点，它为机器人焊接控制提供了一个理想的控制方法。模糊控制是智能控制的较早形式，它吸取了人的思文具有模糊性的特点，使用模糊数学中的隶属函数、模糊关系、模糊推理和决策等工具，巧妙地综合了人们的直觉经验，从而在其他经典控制理论和现代控制理论不太奏效的场合能够实现较满意的控制。在模糊控制理论方面，人们对常规模糊控制进行了改进，设计了一些高性能模糊控制器，有效解决精度较低、自适应能力有限及设备产生振荡现象等问题。