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工業(yè)機器人是典型的機電一體化高科技產品，它對于提高生產自動化水平、勞動生產率和經濟效益、保證產品質量、改善勞動條件等方面的作用日益顯著，工業(yè)機器人代替人力勞動是必然的發(fā)展。現(xiàn)在汽車工業(yè)仍然是工業(yè)機器人最主要的應用市場，沒有其它哪一個工業(yè)領域像汽車行業(yè)一樣與工業(yè)機器人在創(chuàng)新、設計和質量等相互激勵達成共同進步。
縱觀工業(yè)機器人在汽車制造領域的發(fā)展，技術的領先性是其它行業(yè)無法比擬的。在當今。具有視覺傳感和柔軟控制功能的現(xiàn)代化自動化技術成為目前研究的最新動向。
機器人的熱門技術介紹：
機器視覺產品溶入汽車制造
隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的汽車制造中已經開始采用機器視覺來提高制造的精度和自動化程度。視覺傳感器是一種相當于人的視覺的傳感器，有2維和3維兩種形式。2維視覺傳感器的原理是：當自然光或照明光照射在目標物體上時，用CCD照相機等攝取其反射光線，得到物體的2維圖像，從而得到物體在平面上的位置和旋轉角度。最近，由于處理算法的高級化和處理速度的提高，增強了傳感器對照明變化和圖像劣化等的適應性，使之能夠在工廠嚴酷的條件下工作。3維視覺傳感器采用結構化光投影法和立體法。結構化光投影法是將狹縫光或模式圖板光等結構化光照射在物體上．用CCD照相機攝取從物體反射來的光線得到物體的圖像。利用這種方法可以精確地計算出物體3維位置或姿勢。
立體法是采用2臺照相機照像，通過左右圖像上對應點的映像，對物體進行3維位置和姿勢的測量。雖然映像處理需要時間計算，但是，因為不需要結構化光投影法中的補助照射光，所以對移動機器人識別環(huán)境時是非常有用的。
最近，有的視覺傳感器將控制部分安裝在機器人的控制裝置內，這大大提高了視覺傳感器適應工廠現(xiàn)場嚴酷環(huán)境的可靠性。
機器視覺在車輛幾何尺寸測量中的應用
利用機器視覺原理可以實現(xiàn)對汽車尺寸參數的快速、準確及自動化測量。其實現(xiàn)過程如下：首先將各測量儀器空間位置固定，主要是攝像機的位置和車輛停放位置的確定；接下來要進行空間三維坐標的標定，確定各攝像機及車輛在空間系統(tǒng)中的坐標。測量過程中，將試驗車輛停放在指定區(qū)域，然后開啟攝像機對車輛進行圖像采集。一般系統(tǒng)中均采用多臺CCD 攝像機從不同角度對車輛進行拍攝。圖像采集完成之后，由計算機中的圖像處理軟件對圖像進行處理，得到車輛的各“興趣”點的坐標，對坐標進行簡單的數學運算就能準確的得到車輛的相關尺寸參數。圖像處理軟件的核心及難點是三維圖像的重構，一般采用雙目立體視覺的原理對平面圖像進行重構。雙目立體視覺指的是采用2 個CCD 攝像機從不同角度對同一物體進行拍攝，得到2 幅圖片，然后進行空間坐標變換。圖1 是雙目立體視覺的示意圖。從被測量物的三維世界坐標( ,
,
) 到計算機圖像坐標(
，
) 的變換過程如下：
機器人臂的柔軟控制功能
在給車床的夾頭或加工夾具上安裝鑄件時，由于鑄件尺寸大小不一引起位置或姿勢的偏差，用原來的機器人準確地安裝相當困難。同時．在壓鑄時從壓模中取出工件，用原來的機器人可能要把工件和壓模先撬開。機器人臂的柔軟控制功能能夠把機器人臂柔軟地控制到指
定直角坐標系中指定的軸線方向，這樣，就能像人一樣正確地把工件安裝上去，壓鑄時不需要把工件撬開就能從壓模中取出工件。
柔性機械手具有質量輕、速度快、能耗低和操作空間大等優(yōu)點，是機器人研究的一大熱點，然而由于其結構上具有柔性，在運動過程中會產生形變和振動，給機械手末端位置控制帶來了一系列的難題，如難于建立精確數學模型、存在非最小相位特性、存在強非線性耦合等．
現(xiàn)在對柔性連桿機械手末端位置控制問題進行上的深入研究，基于輸入／輸出線性化的控制方法存在兩個主要問題，一是需要對象精確模型，二是輸入，輸出子系統(tǒng)控制含矩陣求逆，使控制解具有局部特性．為了解決這些問題，現(xiàn)行的常用方法引入了神經滑?？刂扑惴ǎ蠢蒙窠浘W絡的非線性逼近能力使控制器不需要精確模型和矩陣求逆運算。同時由于神經網絡能夠在線調整控制器參數，使控制算法具有自適應能力。
機器人柔性系統(tǒng)在汽車涂膠系統(tǒng)中的應用
機器人涂膠系統(tǒng)屬于復雜的多智能體系統(tǒng)，它在構建時是建立多個智能體，在多個智能體資源共享和各個智能體自主性的基礎上，找到并協(xié)調各個智能體的關系，共同完成整個系統(tǒng)的作業(yè)任務川。工業(yè)機器人必須聯(lián)絡其他各種設備、裝置的有關信息，通過程序的處理與協(xié)調，才能實現(xiàn)自動運轉。因此，工業(yè)機器人除具有基本的示教再現(xiàn)的功能之外，與各智能體的聯(lián)系就成為應用中的關鍵問題。
系統(tǒng)控制流程：
系統(tǒng)有2種工作狀態(tài):自動、手動。手動用于系統(tǒng)調試，在手動狀態(tài)下，操作人員可針對不同玻璃進行示教編程，同時可進行工件原位復歸、工件選擇，真空吸緊、涂膠/測試、故障復位等動作;在自動狀態(tài)下檢測各個Agent的狀態(tài)無異常后，系統(tǒng)開始自動運行，首先完成對工件的裝夾(玻璃對中、吸緊、轉臺轉動等)，然后系統(tǒng)根據線性編碼器狀態(tài)自動識別工件類型，選擇機器人程序并執(zhí)行(同時機器人工作區(qū)外轉臺上玻璃完成裝夾)，涂膠完成后，轉臺轉動180°以使已涂敷玻璃處于機器人工作區(qū)外并且未涂敷玻璃進入機器人工作區(qū)，翻轉架將玻璃翻起，人工將其卸下。
系統(tǒng)如遇故障停止，人工清除故障后再恢復運行。系統(tǒng)故障主要有:系統(tǒng)控制報警、機械夾具故障、機器人報警和安全系統(tǒng)報警。
該機器人工作站在設計過程中采用了模塊化設計方法，節(jié)省了大量設計時間，同時也使系統(tǒng)更可靠。在設計過程中充分考慮到系統(tǒng)的柔性化，使工件類型改變時，只要修改相應的系統(tǒng)控制程序與機器人程序就可適應產品變化。
加工機器人生產單元即智能機器人和機床的融合
一般情況下，機械加工系統(tǒng)長時問連續(xù)運行可以降低加工成本。這里先簡單地回顧一下機械加工發(fā)展過程
(1)上世紀80年代，由于采用了裝備有隨行工件料斗的CNC機床系統(tǒng)，實現(xiàn)了24小時連續(xù)運行。
(2)L世紀90年代．采用了裝備有大規(guī)模立體隨行工件料斗的機械加工系統(tǒng)，實現(xiàn)了包括星期六星期日在內的72小時連續(xù)運行。
(3)進入2000年以來，開發(fā)了能夠用機器人直接將加工坯料送給自動換刀機床的工件夾具上、并能長時間連續(xù)運行的機械加工系統(tǒng)——機器人生產單元，實現(xiàn)了每個月720小時，即每天24小時，30日連續(xù)不停頓運行。
在機器人生產單元中，智能機器人通過3維視覺傳感器修正每一個鑄件因為尺寸不一而引起的細微偏差同時在往加工夾具上裝坯料時，通過機器人臂的柔性控制系統(tǒng)自動尋找加工面．坯料可以正確地裝在加工夾具上。由于減少了人工費用、加工費用和前期設各費用機器人生產單元大幅度地降低了加工成本。
例如：一個小型機器人生產單元．在兩臺CVC鉆床中，智能機器人完成坯料安裝、加工成品收取、去b邊作業(yè)。工作人員只需將數個裝有工件的塑料盒子撂起來用臺車運到工作機床前面放好即可。智能機器人通過視覺傳感器和夾縣發(fā)現(xiàn)并取出散裝在塑料盒于里的工件，供給工作機床。這樣就不再需要專門的工件供給裝置．而且．也不需要用人將工件整齊排列起來的工作。塑料盒子里的工件拿空了，智能機器人就會把空盒子移到其他地方去，從下一個盒子里取出工件，
在小型機器人生產單元中．其配置可以由一臺機床和一臺智能機器人構成，由智能機器人完成工件的裝卸等作業(yè)，或由多臺己怍機床和多臺料能機器人構成，按照用戶的需要可以組成多種多樣的構成方式。也有由數臺工作機床對一個工件進行不同加工工藝．具有線性導軌的智能機器人行走在各個工作機床之間，來回傳遞工件的機器人生產單元系統(tǒng)。
今后技術展望
由于傳感器技術和控制技術的發(fā)展，智能機器人的作業(yè)能力不斷提高，其適應范圍也在不斷地擴人。今后隨著智能機器人功能的提高，有待改進的技術主要將會是簡化程序設計的難度和提高茹操作性能。
相信通過對工業(yè)機器人的技術改進，更多的新的，前沿的技術將會應用到機器人中，包括機器人的人體化，光柵技術的應用，使機器人更加靈活、精確地完成各種復雜的工作，為企業(yè)帶來更大的效益。
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