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of a to of as an in of a In is in of of is as a of of in of or of be of of a is in a or is in a of s as or of of be of of of a is a of a of a in a to In a is a is as a of in of In do by to ; or he to or or on“as a In of to a be In is an of a by A of be be of be if is is it be in be is In a s be by of is by a If an in a it be to be of he be to as a of by a s by to of to at is to by or by to a of a to of if of of in an is is of a of no be to s A by be by is of on of a of a of by To do is to a of of is to A a a on of of to he of in of in is to to to to is 80/785by a is to of to a of is As in of of of To a 050 of up 0 of 5of is to a n of is on is to on/of to be in of to be by by of is in be as a To in of of a a is in of as a we a of of in to an in a or is by an he of to be by of of to to to of or is as as be by of a of It to be by a a to 00 A A is in a to a is by to is to to be by in he of of to to By to be be of of of to be is of of to by be of of is to to a of in of of to r. in of in 1 C. A . E. E. F. J . C. . H. 27. 2. 1985. 2 in 3 E. J. 24. 2. 851986. 4 J. T. 124. 16. 851986. 5 A. . D. . . 1 11. 6 25, 1985. 7 M 87566. 1985. 使用语音识别技术控制的焊接机器人工作单元 摘要 ：本文论述了使用声音识别技术的焊接机器人工作单元在工作过程中的效果 、程序编辑者接近 机器人 的安全试行运转的必要性焊接过程的控制变量机器人操作者的动作规范等因素给与考虑。在焊接过程控制和操作动作两个方面，按照反应速度定位精确性焊接稳定性焊接可靠性和安全性把人工声音控制与手工触觉控制和完全自动化控制进行了比较。 绪论 声音识别技术已经成为可能缓解操作者工作负担的一种有潜力的复杂系统。 许多应用已经落实 ,或 正陆续开发 ,或正在 研究 之中 。这些措施包括数据的输入 飞机的控制和以安全为目的的语音识别。 许多应用语音控制 技术 还建议 用于太空站 . 一个主要的应用领域将 机器人 控制功能用于 太空 舱 内 检查、 装配 、维修、卫星回收、维修卫星 ,是在船上服务的监督能力和系统运作模式的反馈 . 声音感应器和过程控制的变数将使船员 影响他 手上的 其它 工作 ,例如直接控制或推翻的操纵议案 。 同样 ,利用 工作量控制机载实验这种技术可以缓解许多 工作负担。 这份文件描述应用语音识别控制的焊接机器人 工作单元。 这是一个复杂的系统 ,涉及多个传感器及控制投入各种机械操作件和 变化多样的工艺参数。虽然许多功能是自动化 ，且 为人类监督管理能力 所控制 ,但 在必要时随时准备超越 这些 功能 。 在当前的 调查 中， 在美国航天局的马歇尔空间飞行中心 可供商业使用语音识别系统 结合了焊接机器人 工作单元的技术， 这 一技术 作为试点的评价和开发先进技术 并 用于制造航天飞机主发动机 。 在系统开发中 ， 有些功能尚不具备自动 跟踪 控制 ,因此需要不断地人力监测和实时调整操作 。 目前 ,该系统投入 方案 是通过触觉指令 (即 ： 推动按钮 . 旋转电位计 、 或者 调整机械装置 )。 由于操作过程中 ,主要监测者必须考虑 在 远离的过程中寻找适当的按钮或把手 或 靠 像打字员一样那种打字时的肌肉记忆。第二 种情况，可能由于操作者的的二次反应而增加了错误发生的可能性。 一个语音识别系统可减少 操作者的 反应时间 。操作者按错按钮的 可能 性 了 同样的也会减少。并且 ,操作者劳累也会大大减小。 由于在 方案运行的 过程中 操作者 不断监测 ， 可以更快 地 观察 到运行状况 改变所带来的影响 。 因此 ,如果超过了预期值 ,应该更快纠正 ,，但 不 能 太过度 。 这对减少振荡 ,使系统更加稳定的 实现了 预期 的 价值 。 另一个因素是可以改善操作 者的 安全 .。 在一个安全的紧急情况 下， 机器人的 操作者 可 以采取紧急停止来停止其运行，这种紧急停止模式一般来说是设置一个大按钮，按惯 例是一种经常用的方式。 如果 操作者 无意中发现自己在危险的情况下 ，这时也许他有必要采取紧急停止这种模式。 如果 操作者 不能 够按 到的按钮 ，可他也没有 能力 采取必要的行动 时，这样下去，他 可能 会 受 重伤。如果操作者者能通过发出声音指令来停止机器人的运行那将会大大的改善操作者的安全，即使操作者在不能按到紧急停止按钮无法停止机器的情况下也将很安全。 手工调整有时候需要适应焊丝填充到焊接溶池中的位置。填充到正确合适的位置是焊接质量的关键。既可通过手工调节机制来控制送丝导管也可给自动控制装置发出移动指令来进行调整。 使用语音识别系统可 以 让操作者 者 不必再 把 机器人控制效应得指令文件拿在手中，如自动控制装置被使用， 可以改善 操作的 反应速度和 运行 稳定性 。 另一方面 ，编辑系统程序权限的安全是 工业机器人 在作业环境中很重要的一个安全。 在任何情况下 ，任何未经授权的人 能进入 程序编辑模式，并且可以 改变 机器人的控制程序。 一个语音识别系统 ， 可提供必要的安全 ， 使他们 那些久久是 获得授权 的人 的声音 ，才能被机器人系统识别。 背景 美国航天局正在开发 焊接机器人 并且 焊接自动化 设备来代替目前正在用手工焊接的 航天飞机的主发动机 。使用 该机器人的程序 ，可以通过用手工来难以做到的 焊接一致性和重复操作来达到减少焊接缺陷的比例。 为此 ， 焊接机 可以编成控制额定的焊接通路和所需要的焊接过程参数， (即焊接电流、焊接 速度 、焊接 电压、 送丝速度等 )。当焊接条件改变的时候做一些有价值调整是很有必要的。一个人用手工来操作焊接时作出调整是很容易的，但是机器人的调节靠传感器的智能和必要的人工操作者的方案调节。 系统综述 机器人工作系统的基本情况如图表所示， 最终的系统开发工作 是编辑操作的程序和焊接过程生产线的控制程序，下载这些程序到控制工作单元的电脑，然后使用子系统传感器修正机器人的运行路径和过程，使其可变 。利用 80/785机器人 由于程序编辑和 实际需要 之间的偏差是通过俄亥俄州大学研究的精密的视觉传感器来发现和纠正的。这种传感系统也设计成允许测量焊接溶池表面尺寸和改变电流大小来调节焊接溶池保持理想的形状。目前，仍有许多功能人工控制，而且各个方面的功能都需要人工的操作。如前绪论中所述，引进声音识别技术可以改进人工操作的准确性和反应速度。为研究这项技术， 050声音识别单机终端被引入到机器人的工作单元中。这个连续的语音识别 系统可以提供多达 10套，每套有 75 150句话。 把语音识别系统的模拟和离散信号 输 入控制 。 语音识别系统 通过 图 1焊接机器人系统设计 离散控制信号 在这个项目中，大多数控制电路是基于不同的数字信号。这主要是用在一些国产性质的机器人控制器上的。通过语音识别技术控制的计算机来控制的电路系统是通过一种离散信号来控制，这种信号有紧急停止电路和积极响应和消极响应电路的功能。 因为 任何自动化工作单元中操作者的安全是必须保障的 ,所以应把语音识别系统的 安全 也考虑在内。 为达到这一目标 ， 贞 技术 已 引 入紧急停止电路 的工作单元。机器人工作单元中的紧急停止电路将会停止焊接过程的终止操作者的操作。通过使用数字贞信号，需要中断焊接动力供电线路 和机器人控制 器的继电器被广泛使用。由于在这一工作单元中使用的语音识别技术这一安全系统，我们又增加了第三种供选择的紧急停车的方案（除了现在已经有的紧急停车按钮）。 方案是通过操作者在轴配合正按钮或负 按钮 之间选择来实现控制的。一旦操作者选择了轴，它可以在理想的距离之内控制负按钮。这种功能的选用是通过控贞信号来控制的，因为贞信号的使用在自动操作中可以纠正运行的错误。在 这一操作中有必要通过继电器的正负极的地面信号来达到目的。只因为这些信号很微弱才能达到目的。他们可以通过贞信号远距离控制。 模拟控制信号 有很多因素影响焊接过程的质量，但是焊接电流对焊接质量的影响绝不是一个小的因素。正因为如此，所以焊接电流被选择为声音识别系统控制的对象。 使用 0 10V 直流电压来控制焊接电源从而控制电流大小，这种电压可以使电流在焊接过程中从 0 300子 模拟转化器配合的电路在广泛的使用。这种转换器允许贞信号控制电压的大小从而使电源能提供合适的焊接电流。这种电路必须允许焊接电源 通过工作单元中的其它辅助设备来控制。 实验研究 在准确性和反应速度方面通过贞信号控制的各种焊接过程与原始的控制系统进行了比较。目前焊接机器人操作的的输入误差提和焊接电流已经被引入到机器人程序中。 通过图表记录了系统相关的信号，可以通过操作者发觉错误和纠正这一错误所需要的时间来衡量。反应的准确性和稳定性也可以通过类似的记录仪器来分析系统信号的输入。 结论 今后的工作将会把语音控制技术应用到焊丝填充速度焊丝填入溶池位置的控制，也会将该技术用在弧焊电压控制上。以后，那些现在在机器人编程受到限制的的方案在采用语 音识别技术之后有可能实现。 利用语音识别技术控制工业机器人系统非常有前景 的 。 由于 航空焊接 需要大量人力监管过程实时参数 控制所以 这项技术已申请 用于 航空焊接 。 这一技术的未来发展将可迅速扩展为机器人的应用和 非机器人的处理 过程 。 致谢 在此特别感谢 司的 参考文献 1 C. A . E. E. F. J . C. . H. 27. 2. 1985. 2 in 3 E. J. 24. 2. 851986. 4 J. T. 124. 16. 851986. 5 A. . D. . . 1 11. 6 25, 1985. 7 M 87566. 1985.
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