者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自助系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。

美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。

多机器人和操作者之间的协调控制，可通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的晴空下，建立预先现实进行遥控等。

虚拟机器人技术虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。

基于多传感器多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥控操作和人机交互。

机器人性能价格比机器人性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修，而单机价格不断下降。

由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使机器人系统的可靠性有了很大的提高。

过去机器人系统的可靠性般为几千小时，而现在已达到万小时，可以满足任何场合的需求。

多智能体调控技术这是目前机器人研究的个新领域。

主要对多智能体的群体体系机构相互间的通信与磋商机理感知与学习方法建模和规划群体行为控制等方面进行研究。

人类的活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域发展。

像海洋开发宇宙检测采掘建筑医疗农林业服务娱乐等行业都提出了自动化的机器人化的要求。

这些行业与制造业相比，其主要特点是工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的要求更高，需要机器人具有行走功能对外感知能力以及局部的自主规划能力等，是机器人技术的个重要发展方向。

可以预见，在世纪各种先进的机器人系统将会进入人类生活的各个领域，成为人类的助手和伙伴。

相贯线自动焊接机的发展现状与趋势相对于国外焊接自动化控制技术的发展，我国在该焊接领域的研究起步较晚。

到目前为止，我国的焊接自动化率同发达工业国家相比差距甚远。

从二十世纪末开始，国家开始逐渐在各行业推广自动焊的基础焊接方式气体保护焊，以取代传统的手工电弧焊。

并以实现焊接过程的机械化自动化为战略目标，积极推动焊接生产的自动化和过程智能构进行了较为深入的研究，但随着焊接自动化控制技术的发展，还有许多课题有待研究通用马鞍型曲线焊缝插补算法的研究。

增加焊接电压和焊接电流等工艺参数的实时控制的系统的研究。

利用三次样条实现对任意复杂空间曲线插补的研究。

基于嵌入式操作系统的数控系统的研究与开发。

绪论焊接机器人的发展自从世界上第台工业机器人于年在美国诞生以来，机器人的应用和技术发展经历了三个阶段第代是示教再现型机器人。

这类机器人操作简单，不具备外界信息的反馈能力，难以适应工作环境的变化，在现代化工业生产中的应用受到很大的限制。

第二代是具有感知能力的机器人。

这类机器人对外界环境有定的感知能力，具备如听觉视觉触觉等功能，工作时借助传感器获得的信息，灵活调整工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。

第三代是智能机器人。

这类机器人不但具有感觉能力，而且具有独立判断行动记忆推断和决策的能力，能适应外部对象环境协调工作，能完成更加复杂的动作，还具备故障自我诊断及修复能力。

焊接机器人就是焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。

焊接机器人的出现，帮助人们解决了很多问题。

焊接机器人具有如下特点稳定和提高焊接质量，保证其致性。

采用机器人焊接时，对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人的因素影响较小，因此焊接质量是稳定的。

而人工焊接时，焊接速度干伸长等会受人为因素的影响而发生变化，因此很难做到质量的致性提高劳动生产率。

机器人可小时连续生产，另外随着高速高效焊接技术的应用，人工焊接已经无法适应，必须使用机器人焊接改善了工人的劳动条件。

采用机器人焊接工人只是参与管理和控制焊接过程，远离了焊接弧光烟雾和飞溅等产品周期明确，容易控制产品质量。

机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确焊接机器人的制造技术不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修，单机价格不断下降。

随着工业跌的发展和各种技术的不断革新以及对生产结构和产品质量的要求不断提高，焊接机器人在各种行业中发挥越来越重要的作用。

目前，世界各国都在加大科研力度，对焊接机器人进行研究，从发展趋势上看，焊接机器人和其他工业机器人样，不断向智能化和多样化方向发展。

专用焊接机器人的结构平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。

此外采用先进的减速器和交流伺服电机，是机器人操作机几乎成为免维护系统。

机构向着模块化可重构方向发展。

例如，关节模块中的伺服电机减速机检测系统三位体化由关节模块连杆模块用重组方式构造机器人整机国外已有模块化装配机器人产品问市。

机器人的结构更加灵巧，控制系统愈来愈小，两者正朝着体化方向发展。

采用并联机构，利用机器人技术，实现高精度测量及加工，这是机器人技术向数控技术的拓展，为将来实现机器人和数控技术体化奠定了基础。

意大利公司日本公司等已开发出了此类产品。

机器人控制系统重点研究开放式模块化控制系统。

向基于机得开放型控制器方向发展，便于标准化网络化器件集成度提高，控制柜日渐小巧，且采用模块化结构大大提高了系统的可靠性易操作性和可维修性。

控制系统的性能进步提高，已由过去控制标准的轴机器人发展到现在能够控制轴甚至轴，并且实现了软件伺服和全数字控制。

人机界面更加友好，语言图形编程界面正在研制之中。

机器人控制器的标准化和网络化，以及基于机网络式控制器已经成为研究热点。

编程技术除进步提高在线编程的可操作性之外，离线编程的实用化将成为研究重点，在些领域的离线编程已经实现实用化。

机器人传感技术机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置速度加速度等传感器外，装配焊接机器人还应用了激光传感器视觉传感器和力传感器，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。

遥控机器人则采用视觉声觉力觉触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模和决策控制，为进步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。

其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性非平稳和非正态分专用焊接机器人的结构设计布的情形下的多传感器融合算法。

另问题就是传感系统的实用化。

网络通信功能日本和德国公司的最新机器人控制器实现了总线极为些网络的链接，使机器人由过去的独立应用向网络化应用迈进了大步，也使机器人由过去设计国内外对焊接机器人的研究主要体现在机器人操作机结构焊缝跟踪和传感技术多台机器人协同控制技术远程遥控技术机器人专用弧焊电源技术焊接机器人系统仿真技术与焊接机器人工艺方法等方面。

焊接机器人的国内外应用现状焊接机器人具有焊接质量稳定改善工人劳动条件提高劳动生产率等特点，广泛应用于汽车工程机械通用机械金属结构和兵器工业等行业。

据不完全统计，全世界在役的工业机器人大约有半用于各种形式的焊接加工领域。

截止年，全世界在役工业机器人约在万台，其中日本装备的工业机器人总量达到了万台以上，成为机器人王国，其次是美国和德国在亚洲，日本。

韩国和新加坡的制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量居世界前三位。

近几年，全球机器人的数量在迅速增强，仅年就达万台。

我国自上世纪年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的发展，在技术和应用方面均取得了长足的发展，对国民经济尤其是制造业得发展起到了重要的推动作用。

据不完全统计，近几年我国机器人呈现出快速增长势头，平均年增长率都超过焊接机器人的增长率超过了年国产工业机器人数量突破台，进口机器人数量超过台，其中绝大多数应用于焊接领域年我国新增机器人数量超过了台，但仅占亚洲新增数量，远小于韩国所占的，更远小于日本所占的。

这对于我国的经济发展速度以及经济总量来说显然是不匹配的，这说明我国制造业的自动化程度有待进步提高，另方面也反映了我国劳动力成本的低廉，制造业自动化水平以及工业机器人应用程度的提高受到限制。

当前，焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇。

方面，随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提高另方面，劳动力成本不断上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力。

焊接机器人的发展趋势目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究。

从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其他工业机器人样，在不断向智能化和多样化方向发展。

具体而言，表现在以下几个方面。

机器人操作机构通过有限元分析模态分析和仿真设计等现代设计方法的运用，实现机器人操作机构的优化设计。

搜索新的高强度轻质材料，进步提高负载自重比。

例如，以德国公司为代表的机器人公司，已将机器人并联。

代入数据得所设计轴的直径都大于，所以轴符合强度要求。

基于的运动学仿真机器人焊枪末端的位置规划焊枪末端位置规划是指使焊枪端部按照位置不断地去拟合焊缝轨迹，对于本文机器人来说就是使得焊枪坐标系和焊缝的坐标系不断地重合，而暂时不考虑焊枪的姿态。

设是三维空间中连续的光滑曲线，则在该曲线上任意点的切向法向和次法向方向上的单位矢量分别用，和来表示。

这个矢量成为曲线的弗莱纳雪列矢量，使其适当地排列成这列即可描述在任点的方向，即该点的旋转矩阵。

同时由这个矢量构成的坐标系称为弗莱纳雪列坐标系。

设为该曲线上从给定起始点沿曲线到当前点的弧长，表示任点的坐标矢量，则弗莱纳雪列矢量的定义如下式中表示，表示。

而且在实际问题中，参数的几何意义更加明显，因此常用参数方程来表示轨迹曲线，需要用参数的形式来表示位置矢量。

假设个变量和符合单调关系，则对于任矢量在这里，，因此，。

这个关系对于标量同样适用。

因此弗莱纳雪列矢量表达式可以改写成专用焊接机器人的结构设计