众所周知，航空航天配备结构件杂乱，大而薄，焊缝多为空间曲线焊缝。确保焊接质量、进步功率，是推进航空航天配备制作水平的要害。在出产功率和产品质量并重的今日，单一机器人已不能很好地担任现代制作业的要求，在敞开体系结构的软硬件根底之上，怎么完结多机器人的和谐运动操控就成为焊接机器人柔性加工的研讨要点之一。多机器人和谐作业办法可以有效地进步出产力并增强完结杂乱使命的通用性。一般来说，多机器人作业环境包含两类和谐操作：紧和谐操作和松和谐操作。紧和谐操作是指在同一作业空间里，多机器人操作手一起处理同一物体；松和谐操作是指在同一作业空间里，每个机器人独登时完结各自使命。
多焊接机器人和谐操控
一般地，可将工业机器人体系和谐分为[1-2]：每个机器人在同享作业空间内独立履行各自的使命和一切机器人和谐完结一项给定的使命两大类。多机器人和谐操作具有以下特色[3]：
（1）两机械手捉住同一物体或构成特定形位联系后，双臂构成一个闭式运动链，两个操作臂之间的运动有必要满意必定的运动束缚联系。
（2）双臂和谐的动力学比单臂更为杂乱，双臂和谐作业时的两个动力学方程可组组成单一的动力学方程，但维数的添加及彼此耦合的联系使求解困难。
（3）双臂和谐的操控结构比单臂的杂乱，要完结不同机械臂间的和谐运动操控，有必要在机器人原操控体系之上添加和谐操控级。
因为机器人双臂和谐操控的杂乱性与困难性，近年来，国内外学者对其进行了很多研讨，首要作业会集在载荷分配、运动分化、避碰轨道规划、闭链运动学和动力学模型及和谐操控战略等方面[4-5]。
和谐运动操控束缚条件
多机器人和谐的运动束缚条件是焊接机器人和谐操控研讨的根底，Y.F.Zheng、J.Y.S.Luh [6]在这方面作了较杰出的作业，其将两个机器人分为自动机器人和从动机器人，自动机器人的关节位移、速度和加速度依据运动规划预先给定，而从动机器人的对应值则经过机器人体系的主从联系来确认，而且初次推导出两个机器人在特定作业条件下结尾履行器的位姿齐次束缚方程，然后又将这一成果扩展到关节速度、加速度和广义力的束缚方程[7]。Hong Suh等[8]对双臂和谐机器人体系中一个机器人刚性地捉住物体的一端，另一个机器人在捉住物体的另一端时可沿被抓物体外表相对移动的状况进行了运动学研讨，得到了从动机器人的广义解。毛祖铁[9]用回改改换张量的办法推导出两个机器人相对位姿坚持不变，但两机器人一起有运动，以及两机器人均有运动，且其间一个机器人相对另一个机器人有相对运动规则两种状况下的运动学和谐条件。杨成梧等[10]针对双臂和谐机器人两手一起抓持同一物体运动时的结构与作业特色，由主手的运动状况推导出从手在其自身坐标系中的运动状况。汤宇松等[11]以空间杂乱边际盯梢使命为目标，依据矢量方程的办法在笛卡尔空间内提出了使用机器人双手和谐处理此类问题的根本战略办法，为弧焊机器人体系和谐操控研讨供给了杰出的学习。
和谐运动操控
进行机器人体系双臂和谐运动操控时，首要有3种操控计划，即方位—方位操控、方位—力操控及动力学操控[12]。方位—方位操控是机器人双臂和谐研讨进程中首要开展起来的一种操控办法，C.O.Alford[13]在方位操控办法下，操控自动机器人按预先规划的轨道运动，而从动机器人则沿着由自动机器人轨道导出的轨道运动，完结了主从机器人世的和谐运动。方位—方位操控时，因为每个机器人的依从性差，在刚性衔接条件下运动方位差错将发生内应力，因此这种办法只适用于低速运动和非刚性衔接的运动。为了战胜上述缺乏，人们提出了方位—力操控，即自动机器人为方位操控，沿预先规划的轨道运动，而从动机器人为力操控，使用腕部的力传感器所获得的力信息跟从自动机器人进行反应运动操控。M.Uchiyama[14]在界说作业空间坐标和引进关节空间向量的根底上，推导出双臂机器人的运动学和静力学公式，成功地使用了混合方位—力操控。为确保机器人运动的精确性和杰出的动态呼应，研讨人员在机器人双臂和谐运动的研讨中提出了动力学操控计划，使用非线性改换办法研讨了双臂和谐时两个机器人操作单一物体的动力学混合操控算法，并把物体间的内力作为一个操控量来消除，只考虑物体方位时的逆动力学冗余问题，获得较好的操控作用。
体系选用集散操控，双面双机器人选用主从和谐操控战略[15]，Motoman机器人为主手（正面），KUKA机器人为从手（反面），树立该体系和谐运动的算法模型，依据主手焊枪结尾方位和姿势，以工件基准途径平面为对称面，经过运动学坐标改换，推导出反面从手机器人东西结尾的运动途径点，然后操控从手跟从主手和谐运动，完结了双面双弧焊机器人焊接。图1为多机器人协作焊接体系实验渠道。
别的，文献[16]研讨了3机器人和谐体系转移/操作大型物体到希望的方位/姿势进程中的轨道规划和操控战略问题。选用“Master-and-Two-slave Robot”的操作形式完结对工件的和谐转移。
在机器人弧焊范畴，从简化运算量的视点动身，提出了依据方位的弧焊机器人与变位机的和谐运动操控算法。一种依据用户坐标系的双机器人焊接体系[17-18]，分别在工件上树立用户坐标系，在用户坐标系进行位姿转化，此模型不需求机器人自身运动模型即可完结双机器人的和谐运动。
多机器人智能化焊接
在工业使用中，多机器人和谐体系多选用会集式操控，由一个中心操控单元对整个体系进行规划和决议计划。单个机器人只具有很少的自主性或无自主性。每个机器人收集到的数据都发送给操控中心，然后由操控中心为一切的机器人制定动作。因为一切机器人的运动都由操控中心来操控，所以多机器人的和谐与抵触问题比较简单处理。
现代化焊接工厂已向数字化、信息化、自动化、集成化、柔性化和智能化办法开展，特别在航空航天大型空间曲线结构件，焊接变形影响，焊缝轨道杂乱，需求多个机器人、变位机一起作业，有必要需求外部的传感体系，以及机器人仿真体系、焊接变形模仿体系等辅佐下，才干完结大型构件的机器人智能化焊接。
谭民等[19]介绍了一个用于环缝焊接的多机器人渠道，它由12台机器人承托船体，由一台焊接操作机来施行焊接。选用一台主控工业计算机（IPC）作为上层操控单元，担任船体模块的姿势操控、逆运动学、机器人轨道规划、输入设定及体系状况的显现等作业。王宗伟等[20]介绍了双弧焊机器人在摩托车车架附件组焊中的使用状况，选用主从和谐操控完结焊接作业，主机器人操控器接纳来自主机器人、从机器人、夹具、滑台和工件的信号，和谐它们之间的动作。
多智能体体系（MAS）便是研讨在必定的网络环境，各个涣散的、相对独立的智能子体系之间经过协作，一起完结一个或多个操控作业使命的技能。MAS适合于关于多机器人的和谐问题，现在关于这一体系的研讨比较多。
马国红等[21]使用Petri 网理论对多台机器人焊接体系进行了建模，依据体系的特色规划了依据局域网络通讯的软件操控体系，完结体系的大局调度,经过实验完结体系各个机器人和谐动作，未发生动作干与。
邱涛[22]选用依据Petri网模型的离散操控与计算机程序完结的接口办法，将WAPN的token调度操控特性融入到焊接柔性加工单元传感操控信息与状况信息的流向操控算法中，树立了较为完善的焊接柔性加工单元中心监控软件渠道的信息处理机制与完结办法。
上海交通大学规划了一个焊接柔性制作单元多智能体体系WFMC[23]，此体系由3台工业机器人，两个焊接进程监控传感器以及焊接电源组成，一切硬件资源均经过以太网和TCP/IP协议进行衔接。规划者把这个体系分为了体系管理智能体、焊接机器人智能体、转移机器人智能体、传感器智能体、焊接电源智能体几个功能模块，并完结了各模块点对点的通讯，各个功能模块经过协作完结了3个机器人和谐完结指定使命。
合肥工业大学开发的一种双机和谐机器人弧焊的操控体系[24]，该体系运用多智能体Multiagent体系理论思维，把整个体系划分为机器人作业模块、焊接操控模块、变位机伺服操控模块、状况监控模块、本地操作模块、网络与接口模块，完结了双机器人和谐焊接。
王慧等[25]以依据TCP/IP协议的以太网作为多机器人体系的通讯网络结构，选用C/S的办法完结了多机器人之间的通讯。
在多机器人和谐操控战略的研讨上，“会集”操控成本低、完结简单，是企业比较简单接受的操控计划，可是这种体系只能适应于小规划的多机器人体系。智能体操控理论使机器人单体更具有独立性，体系各部分可以经过通讯网络处理彼此和谐的问题，鲁棒性强，但智能化操控体系杂乱，完结起来相对困难。
结论及展望
对大型结构件完结机器人自动化焊接，特别针对航空航天杂乱结构件，对人的依赖性高。假如机器人具有人的感官和智能学习等才干，也便是具有智能化技能。只要机器人具有智能化制作技能才干确保大型杂乱结构件的焊接质量稳定性。
应该大力开展多机器人协作、智能化传感技能、智能化操控技能和数字化信息化技能，为航空航天杂乱结构件完结机器人智能制作供给有力支撑。(end)
