宏/微机器人遥操作实现管道遥控焊接及其力控制和焊接过程控制研究

项目提出采用宏/微机器人遥操作实现管道遥控焊接的新方法，并对此遥控焊接中的力接触控制和焊接过程控制进行了研究。首先依据"宏观遥控、局部自主"的控制策略，建立具有立体视觉显示和力反馈控制的宏/微机器人遥操作遥控焊接平台。对遥操作中的力觉传感与控制进行研究，建立局部接触力控制模型，完成微机械手在远端环境的管道上的自主装配。对宏/微机器人末端的进行受力分析，进行重力补偿，提高自主装配的精度。提出力/位共享控制的控制策略，实现基于共享控制的机器人位姿控制，解决遥操作装配中的避障问题。焊接过程采用基于专家知识的模糊控制器，自主进行管道全位置焊接的质量控制。本项目提出的宏/微机器人遥操作实现管道遥控焊接的研究具有很大的创新性，对解决远端非结构化环境中的管道遥控焊接的问题具有重要的理论价值和工程意义。

核环境及其它极限条件下，由于辐射等影响使操作者难以在现场施工，管道维修难以实现，本项目采用宏/微机器人遥操作的方法实现了管道遥控焊接，并对遥控焊接中的力接触控制和焊接过程控制进行了研究。首先依据“宏观遥控、局部自主”的控制思想，建立了具有立体视觉显示和力反馈控制的宏/微机器人遥操作遥控焊接平台；针对遥操作中工具与环境相接触的特点，采用六维力觉传感器进行力觉传感，建立了局部接触力控制模型，完成微机械手在远端环境的管道上的自主装配；通过对宏/微机器人末端进行受力分析，开发了重力补偿算法，并进行了惯性分析和补偿，提高了自主装配的精度；提出在遥操作焊接中的力/位共享控制的控制策略，实现了基于共享控制的机器人位姿控制，解决了遥操作装配中的避障问题；焊接过程采用基于专家知识的模糊控制器，自主完成管道全位置焊接的质量控制，得到成形良好的焊缝。本项目对解决远端非结构化环境中的管道遥控焊接的问题具有重要的理论价值和工程意义。