上海交通大學(xué)焊接機(jī)器人智能化技術(shù)實(shí)驗(yàn)室介紹

上海交通大學(xué)焊接機(jī)器人智能化技術(shù)實(shí)驗(yàn)室成立于2000年3月，在多年的智能化焊接機(jī)器人和機(jī)器人焊接智能化技術(shù)研究工作中積累了雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)：運(yùn)用人工智能技術(shù)模擬實(shí)現(xiàn)焊工觀察、判斷與操作行為，研究在局部環(huán)境基于視覺(jué)信息對(duì)焊接環(huán)境自動(dòng)識(shí)別、導(dǎo)引跟蹤焊縫、焊接熔池動(dòng)態(tài)特征智能控制等關(guān)鍵技術(shù)，將計(jì)算機(jī)視覺(jué)、知識(shí)建模、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、智能控制等智能化技術(shù)成功地用于解決各種典型工藝條件下脈沖TIG焊動(dòng)態(tài)過(guò)程控制這一焊接界的難題，形成了系列性的研究成果：在基于單目圖象視覺(jué)信息的焊接環(huán)境識(shí)別、熔池動(dòng)態(tài)形狀與二維、三維特征的視覺(jué)計(jì)算、焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制器設(shè)計(jì)、對(duì)具有時(shí)滯的不確定對(duì)象的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)償與自學(xué)習(xí)控制、運(yùn)用模糊辨識(shí)與粗糙集理論對(duì)焊接過(guò)程的知識(shí)建模；研究了局部自主智能焊接機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)并集成研制了具有對(duì)焊接環(huán)境感知的初始焊為位自主識(shí)別與導(dǎo)引、焊縫識(shí)別與自主規(guī)劃、軌跡修正和跟蹤、焊接熔池視覺(jué)傳感與特征提取、工藝專(zhuān)家系統(tǒng)指導(dǎo)、熔透與焊縫成形智能控制功能的局部自主智能化焊接機(jī)器人(LAIWR)系統(tǒng)，具備在作業(yè)空間模擬焊工基本智能行為的自主焊接機(jī)器人單元。在基于視覺(jué)信息的焊接機(jī)器人自主與智能化關(guān)鍵技術(shù)及其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)等方向的研究中取得多項(xiàng)創(chuàng)新性結(jié)果。


將離散事件Petri網(wǎng)理論用于多機(jī)器人焊接柔性加工單元/系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)；曾開(kāi)展了多焊接機(jī)器人Petri網(wǎng)建模及其協(xié)調(diào)控制方法的研究，建立了具有智能化焊接機(jī)器人焊接過(guò)程傳感與信息交互、運(yùn)行時(shí)間調(diào)節(jié)、智能決策功能的焊接柔性加工單元的Petri網(wǎng)模型TCPN（Timed Color Petri Net）；根據(jù)多機(jī)器人焊接過(guò)程信息流特點(diǎn)設(shè)計(jì)了模糊TCPN模型的信息優(yōu)化算法FPIOA；實(shí)現(xiàn)了基于多臺(tái)機(jī)器人焊接系統(tǒng)Petri網(wǎng)建模的鋁合金交流脈沖GTAW 的懸空角焊高難度協(xié)調(diào)作業(yè)工藝實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了多焊接機(jī)器人復(fù)雜系統(tǒng)的協(xié)同控制,拓展了Petri 網(wǎng)理論在機(jī)器人焊接領(lǐng)域的應(yīng)用；

從多智能體的角度研究了智能化多機(jī)器人焊接柔性加工單元與系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。提出了以認(rèn)知結(jié)構(gòu)為主，輔以反應(yīng)結(jié)構(gòu)的多機(jī)器人焊接柔性制造系統(tǒng)混合資源智能體結(jié)構(gòu)模型－HRAS。構(gòu)造了一個(gè)由多個(gè)獨(dú)立運(yùn)行的智能體之間相互協(xié)調(diào)、合作來(lái)完成焊接任務(wù)的多機(jī)器人焊接柔性制造系統(tǒng)。最后利用JADE 多智能體系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)建立了點(diǎn)焊機(jī)器人、TIG焊機(jī)器人、MAG焊機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人和多自由度變位機(jī)構(gòu)構(gòu)成的一個(gè)多機(jī)器人協(xié)調(diào)完成焊接任務(wù)的多智能體控制系統(tǒng)，已具有多焊接機(jī)器人智能體控制系統(tǒng)仿真和焊接實(shí)驗(yàn)研究初步基礎(chǔ)。

在上述領(lǐng)域研究曾獲國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、面上項(xiàng)目、國(guó)際合作交流項(xiàng)目，以及國(guó)防九五規(guī)劃預(yù)研、國(guó)防基金、教育部和上海市重點(diǎn)項(xiàng)目等30余項(xiàng)資助。所研究的 “局部環(huán)境自主智能焊接機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)“曾在航天飛行器、船舶與汽車(chē)焊接制造中獲得了有效的應(yīng)用，推動(dòng)了我國(guó)航天等國(guó)防裝備焊接制造自動(dòng)化技術(shù)的進(jìn)步。主要成員曾獲國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)2項(xiàng)、國(guó)防科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一、二等獎(jiǎng)、中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、中國(guó)高校科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、教育部科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)以及上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)、專(zhuān)利發(fā)明獎(jiǎng)多項(xiàng)。申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利10余項(xiàng)和軟件著作權(quán)5項(xiàng)。