各種センサを持つエキスパートロボットによるGMA溶接の全自動化に関する研究

使用配备各种传感器的专家机器人进行GMA焊接全自动化研究

基本信息

批准号：
04452283
负责人：
大島健司
金额：
$ 3.46万
依托单位：
Saitama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (B)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

建築鉄骨および橋梁などの直角の曲がり角を持つすみ肉溶接において、予めティーチングすることなく、タッチセンサ、アークセンサおよびCCDカメラなどの各種センサの情報を用いて、オンラインでロボットアームおよびトーチの位置と姿勢を被溶接物との干渉がないように制御するエキスパートロボットを構築し、高精度な溶接線検出・追跡を行った。まずタッチセンサを用いて被溶接物の概ねの位置と形状を計測する。この情報を用いて溶接開始位置を決定するとともに、アークセンサを用いて、ロボットアームおよびトーチの位置と姿勢を溶接線の位置と形状に合わせて予見制御した。すなわち角付近において予見的にトーチの付け根角を0から90度まで回転させることにより、トーチと被溶接物との干渉を避け、かつ角におけるウィービング角度を溶接線に対して約45度にすることができるので、アークセンサによる高精度な溶接線追跡が可能となった。ウィービングは慣性の最も小さいロボット手首軸のみを用いて高速に行った。トーチ姿勢を変化させるためロボットの角軸に対する運動方程式は複雑になるので、溶接線追跡のコントローラには式を必要としないファジィ制御を用いた。角において追跡に遅れを生じるため、ニューラルネットワークのパターン認職を用いて角を職別し、ファジィコントローラの構造を変化させることにより追跡性能を改善した。また溶接終了後の溶接部の検査が省略できるように、CCDカメラを用いて溶融池形状をオンラインでセンシングした。CCDカメラは外部同期式のものを用い、ウィービングに同期して溶融池形状を撮像した。つぎにタッチセンサとCCDカメラを用いて同様に溶接線検出・追跡を行った。ニューラルネットワークを用いて角の位置と大きさを検出し、角の大きさによってファジィコントローラのゲインを調整することにより、高精度な溶接線追跡が行えた。

在带有直角的圆角焊接中，例如建造钢架和桥梁，该专家机器人可以使用高精度来控制机器人臂和火炬的位置和姿势，而不会对要焊接的物体进行任何干扰，并使用来自触摸传感器，ARC传感器和CCD摄像头等各种传感器的信息进行了高精度构建，而无需进行高级教学，并使用高度使用高级缝制线。首先，使用触摸传感器测量要焊接的物体的近似位置和形状。使用此信息，确定了焊接起始位置，并根据焊接线的位置和形状可以预测地使用ARC传感器来控制机器人臂和火炬的位置和方向。换句话说，通过可以预见的是，可以避免火炬和要焊接的对象之间的割炬的基础角度从0到90度，并且可以避免使用焊接的焊接角度，相对于焊接线，可以使角度约为45度，从而可以使用ARC传感器跟踪高精度的焊接线。仅使用机器人腕轴高速进行编织，该机器人轴线的惯性最小。由于机器人角轴的运动方程变得复杂以改变火炬姿势，因此在控制器中使用了不需要方程的模糊控制来进行焊接线跟踪。由于跟踪延迟发生在角度，因此我们使用神经网络中的模式识别来通过更改模糊控制器的结构来改善跟踪性能。此外，焊接池的形状是使用CCD相机在线的，因此可以省略焊接后对焊接部分的检查。 CCD摄像头是外部同步类型，编织的形状与编织同步捕获。接下来，使用触摸传感器和CCD摄像头以相同的方式进行焊缝线检测和跟踪。通过使用神经网络检测角的位置和大小，并根据角落的大小调整模糊控制器的增益，我们能够执行高度准确的焊接线跟踪。