上海交通大学焊接机器人智能化技术实验室介绍

上海交通大学焊接机器人智能化技术实验室成立于2000年3月，在多年的智能化焊接机器人和机器人焊接智能化技术研究工作中积累了雄厚的技术基础：运用人工智能技术模拟实现焊工观察、判断与操作行为，研究在局部环境基于视觉信息对焊接环境自动识别、导引跟踪焊缝、焊接熔池动态特征智能控制等关键技术，将计算机视觉、知识建模、模糊神经网络、智能控制等智能化技术成功地用于解决各种典型工艺条件下脉冲TIG焊动态过程控制这一焊接界的难题，形成了系列性的研究成果：在基于单目图象视觉信息的焊接环境识别、熔池动态形状与二维、三维特征的视觉计算、焊接动态过程模糊神经网络控制器设计、对具有时滞的不确定对象的神经网络补偿与自学习控制、运用模糊辨识与粗糙集理论对焊接过程的知识建模；研究了局部自主智能焊接机器人系统的关键技术并集成研制了具有对焊接环境感知的初始焊为位自主识别与导引、焊缝识别与自主规划、轨迹修正和跟踪、焊接熔池视觉传感与特征提取、工艺专家系统指导、熔透与焊缝成形智能控制功能的局部自主智能化焊接机器人(LAIWR)系统，具备在作业空间模拟焊工基本智能行为的自主焊接机器人单元。在基于视觉信息的焊接机器人自主与智能化关键技术及其系统实现等方向的研究中取得多项创新性结果。


将离散事件Petri网理论用于多机器人焊接柔性加工单元/系统的优化设计；曾开展了多焊接机器人Petri网建模及其协调控制方法的研究，建立了具有智能化焊接机器人焊接过程传感与信息交互、运行时间调节、智能决策功能的焊接柔性加工单元的Petri网模型TCPN（Timed Color Petri Net）；根据多机器人焊接过程信息流特点设计了模糊TCPN模型的信息优化算法FPIOA；实现了基于多台机器人焊接系统Petri网建模的铝合金交流脉冲GTAW 的悬空角焊高难度协调作业工艺实验，实现了多焊接机器人复杂系统的协同控制,拓展了Petri 网理论在机器人焊接领域的应用；

从多智能体的角度研究了智能化多机器人焊接柔性加工单元与系统的协调控制。提出了以认知结构为主，辅以反应结构的多机器人焊接柔性制造系统混合资源智能体结构模型－HRAS。构造了一个由多个独立运行的智能体之间相互协调、合作来完成焊接任务的多机器人焊接柔性制造系统。最后利用JADE 多智能体系统开发平台建立了点焊机器人、TIG焊机器人、MAG焊机器人、搬运机器人和多自由度变位机构构成的一个多机器人协调完成焊接任务的多智能体控制系统，已具有多焊接机器人智能体控制系统仿真和焊接实验研究初步基础。

在上述领域研究曾获国家自然科学基金重点项目、面上项目、国际合作交流项目，以及国防九五规划预研、国防基金、教育部和上海市重点项目等30余项资助。所研究的 “局部环境自主智能焊接机器人关键技术“曾在航天飞行器、船舶与汽车焊接制造中获得了有效的应用，推动了我国航天等国防装备焊接制造自动化技术的进步。主要成员曾获国家科学技术进步奖二等奖2项、国防科学技术奖一、二等奖、中国机械工业科学技术一等奖、中国高校科学技术一等奖、教育部科技进步奖二等奖以及上海市科技进步奖、专利发明奖多项。申请国家发明专利10余项和软件著作权5项。