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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. 使用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)控制的焊接機(jī)器人工作單元 摘要 ：本文論述了使用聲音識(shí)別技術(shù)的焊接機(jī)器人工作單元在工作過(guò)程中的效果、程序編輯者接近機(jī)器人的安全﹑試行運(yùn)轉(zhuǎn)的必要性﹑焊接過(guò)程的控制變量﹑機(jī)器人操作者的動(dòng)作規(guī)范等因素給與考慮。 在焊接過(guò)程控制和操作動(dòng)作兩個(gè)方面，按照反應(yīng)速度﹑定位精確性﹑焊接穩(wěn)定性﹑焊接可靠性和安全性把人工聲音控制與手工觸覺(jué)控制和完全自動(dòng)化控制進(jìn)行了比較。 緒論 聲音識(shí)別技術(shù)已經(jīng)成為可能緩解操作者工作負(fù)擔(dān)的一種有潛力的復(fù)雜系統(tǒng)。許多應(yīng)用已經(jīng)落實(shí) ,或正陸續(xù)開(kāi)發(fā) ,或正在研究之中。這些措施包括數(shù)據(jù)的輸入﹑飛機(jī)的控制﹑和以安全為目的的語(yǔ)音識(shí)別。 許多應(yīng)用語(yǔ)音控制技術(shù)還建議用于太空站 . 一個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)C(jī)器人控制功能用于太空艙內(nèi)檢查、裝配、維修、衛(wèi)星回收、維修衛(wèi)星 ,是在船上服務(wù)的監(jiān)督能力和系統(tǒng)運(yùn)作模式的反饋 . 聲音感應(yīng) 器和過(guò)程控制的變數(shù)將使船員影響他手上的其它工作 ,例如直接控制或推翻的操縱議案。 同樣 ,利用工作量控制機(jī)載實(shí)驗(yàn)這種技術(shù)可以緩解許多工作負(fù)擔(dān)。 這份文件描述應(yīng)用語(yǔ)音識(shí)別控制的焊接機(jī)器人工作單元。 這是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng) ,涉及多個(gè)傳感器及控制投入各種機(jī)械操作件和變化多樣的工藝參數(shù)。雖然許多功能是自動(dòng)化，且為人類監(jiān)督管理能力所控制 ,但在必要時(shí)隨時(shí)準(zhǔn)備超越這些功能。 在當(dāng)前的 調(diào)查中， 在美國(guó)航天局的馬歇爾空間飛行中心可供商業(yè)使用語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)結(jié)合了焊接機(jī)器人工作單元的技術(shù)，這一技術(shù)作為試點(diǎn)的評(píng)價(jià)和開(kāi)發(fā)先進(jìn)技術(shù)并用于制造航天 飛機(jī)主發(fā)動(dòng)機(jī)。在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，有些功能尚不具備自動(dòng)跟蹤控制 ,因此需要不斷地人力監(jiān)測(cè)和實(shí)時(shí)調(diào)整操作。目前 ,該系統(tǒng)投入方案是通過(guò)觸覺(jué)指令 (即： 推動(dòng)按鈕 . 旋轉(zhuǎn)電位計(jì)、或者調(diào)整機(jī)械裝置 )。由于操作過(guò)程中 ,主要監(jiān)測(cè)者必須考慮在遠(yuǎn)離的過(guò)程中尋找適當(dāng)?shù)陌粹o或把手或靠像打字員一樣那種打字時(shí)的肌肉記憶。第二種情況，可能由于操作者的的二次反應(yīng)而增加了錯(cuò)誤發(fā)生的可能性。 一個(gè)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可減少操作者的反應(yīng)時(shí)間。操作者按錯(cuò)按鈕的可能性了同樣的也會(huì)減少。并且 ,操作者勞累也會(huì)大大減小。 由于在方案運(yùn)行的過(guò)程中操作者不斷監(jiān)測(cè)，可以更快 地觀察到運(yùn)行狀況改變所帶來(lái)的影響。 因此 ,如果超過(guò)了預(yù)期值 ,應(yīng)該更快糾正 ,，但不能太過(guò)度。 這對(duì)減少振蕩 ,使系統(tǒng)更加穩(wěn)定的實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的價(jià)值。 另一個(gè)因素是可以改善操作者的安全 .。在一個(gè)安全的緊急情況下，機(jī)器人的操作者可以采取緊急停止來(lái)停止其運(yùn)行，這種緊急停止模式一般來(lái)說(shuō)是設(shè)置一個(gè)大按鈕，按慣例是一種經(jīng)常用的方式。如果操作者無(wú)意中發(fā)現(xiàn)自己在危險(xiǎn)的情況下，這時(shí)也許他有必要采取緊急停止這種模式。如果操作者不能夠按到的按鈕，可他也沒(méi)有能力采取必要的行動(dòng)時(shí)，這樣下去，他可能會(huì)受重傷。如果操作者者能通過(guò)發(fā)出聲音指令來(lái)停 止機(jī)器人的運(yùn)行那將會(huì)大大的改善操作者的安全，即使操作者在不能按到緊急停止按鈕無(wú)法停止機(jī)器的情況下也將很安全。 手工調(diào)整有時(shí)候需要適應(yīng)焊絲填充到焊接溶池中的位置。填充到正確合適的位置是焊接質(zhì)量的關(guān)鍵。既可通過(guò)手工調(diào)節(jié)機(jī)制來(lái)控制送絲導(dǎo)管也可給自動(dòng)控制裝置發(fā)出移動(dòng)指令來(lái)進(jìn)行調(diào)整。使用語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可以讓操作者者不必再把機(jī)器人控制效應(yīng)得指令文件拿在手中，如自動(dòng)控制裝置被使用，可以改善操作的反應(yīng)速度和運(yùn)行穩(wěn)定性。 另一方面，編輯系統(tǒng)程序權(quán)限的安全是工業(yè)機(jī)器人在作業(yè)環(huán)境中很重要的一個(gè)安全。在任何情況下，任何未經(jīng)授權(quán)的人能 進(jìn)入程序編輯模式，并且可以改變機(jī)器人的控制程序。 一個(gè)語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)，可提供必要的安全，使他們那些久久是獲得授權(quán)的人的聲音，才能被機(jī)器人系統(tǒng)識(shí)別。 背景 美國(guó)航天局正在開(kāi)發(fā)焊接機(jī)器人并且焊接自動(dòng)化設(shè)備來(lái)代替目前正在用手工焊接的航天飛機(jī)的主發(fā)動(dòng)機(jī)。使用該機(jī)器人的程序，可以通過(guò)用手工來(lái)難以做到的焊接一致性和重復(fù)操作來(lái)達(dá)到減少焊接缺陷的比例。為此，焊接機(jī)可以編成控制額定的焊接通路和所需要的焊接過(guò)程參數(shù)， (即焊接電流、焊接速度、焊接電壓、送絲速度等 )。當(dāng)焊接條件改變的時(shí)候做一些有價(jià)值調(diào)整是很有必要的。一個(gè)人用手工來(lái) 操作焊接時(shí)作出調(diào)整是很容易的，但是機(jī)器人的調(diào)節(jié)靠傳感器的智能和必要的人工操作者的方案調(diào)節(jié)。 系統(tǒng)綜述 機(jī)器人工作系統(tǒng)的基本情況如圖表所示，最終的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)工作是編輯操作的程序和焊接過(guò)程生產(chǎn)線的控制程序，下載這些程序到控制工作單元的電腦，然后使用子系統(tǒng)傳感器修正機(jī)器人的運(yùn)行路徑和過(guò)程，使其可變。利用 80/785器人由于程序編輯和實(shí)際需要之間的偏差是通過(guò)俄亥俄州大學(xué)研究的精密的視覺(jué)傳感器來(lái)發(fā)現(xiàn)和糾正的。這種傳感系統(tǒng)也設(shè)計(jì)成允許測(cè)量焊接溶 池表面尺寸和改變電流大小來(lái)調(diào)節(jié)焊接溶池保持理想的形狀。目前，仍有許多功能人工控制，而且各個(gè)方面的功能都需要人工的操作。如前緒論中所述，引進(jìn)聲音識(shí)別技術(shù)可以改進(jìn)人工操作的準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度。為研究這項(xiàng)技術(shù)， 050聲音識(shí)別單機(jī)終端被引入到機(jī)器人的工作單元中。這個(gè)連續(xù)的語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)可以提供多達(dá) 10套，每套有 75— 150句話。 把語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的模擬和離散信號(hào)輸入控制。語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)通過(guò) 圖 1焊接機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì) 離散控制信號(hào) 在這個(gè)項(xiàng)目中，大多數(shù)控制電路是基 于不同的數(shù)字信號(hào)。這主要是用在一些國(guó)產(chǎn)性質(zhì)的機(jī)器人控制器上的。通過(guò)語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)控制的計(jì)算機(jī)來(lái)控制的電路系統(tǒng)是通過(guò)一種離散信號(hào)來(lái)控制，這種信號(hào)有緊急停止電路和積極響應(yīng)和消極響應(yīng)電路的功能。 因?yàn)槿魏巫詣?dòng)化工作單元中操作者的安全是必須保障的 ,所以應(yīng)把語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)的安全也考慮在內(nèi)。 為達(dá)到這一目標(biāo)，貞技術(shù)已引入緊急停止電路的工作單元。機(jī)器人工作單元中的緊急停止電路將會(huì)停止焊接過(guò)程的終止操作者的操作。通過(guò)使用數(shù)字貞信號(hào)，需要中斷焊接動(dòng)力供電線路和機(jī)器人控制器的繼電器被廣泛使用。由于在這一工作單元中使用的語(yǔ)音識(shí)別技術(shù) 這一安全系統(tǒng)，我們又增加了第三種供選擇的緊急停車的方案（除了現(xiàn)在已經(jīng)有的緊急停車按鈕）。 方案是通過(guò)操作者在軸配合正按鈕或負(fù)按鈕之間選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)控制的。一旦操作者選擇了軸，它可以在理想的距離之內(nèi)控制負(fù)按鈕。這種功能的選用是通過(guò)控貞信號(hào)來(lái)控制的，因?yàn)樨懶盘?hào)的使用在自動(dòng)操作中可以糾正運(yùn)行的錯(cuò)誤。在這一操作中有必要通過(guò)繼電器的正負(fù)極的地面信號(hào)來(lái)達(dá)到目的。只因?yàn)檫@些信號(hào)很微弱才能達(dá)到目的。他們可以通過(guò)貞信號(hào)遠(yuǎn)距離控制。 模擬控制信號(hào) 有很多因素影響焊接過(guò)程的質(zhì)量，但是焊接電流對(duì)焊接質(zhì)量的影響絕不是一個(gè)小的因素。正因 為如此，所以焊接電流被選擇為聲音識(shí)別系統(tǒng)控制的對(duì)象。 使用 0— 10V 直流電壓來(lái)控制焊接電源從而控制電流大小，這種電壓可以使電流在焊接過(guò)程中從 0— 300子 — 模擬轉(zhuǎn)化器配合的電路在廣泛的使用。這種轉(zhuǎn)換器允許貞信號(hào)控制電壓的大小從而使電源能提供合適的焊接電流。這種電路必須允許焊接電源通過(guò)工作單元中的其它輔助設(shè)備來(lái)控制。 實(shí)驗(yàn)研究 在準(zhǔn)確性和反應(yīng)速度方面通過(guò)貞信號(hào)控制的各種焊接過(guò)程與原始的控制系統(tǒng)進(jìn)行了比較。目前焊接機(jī)器人操作的的輸入誤差提和焊接電流已經(jīng)被引入到機(jī)器人程序中。 通過(guò)圖表記錄了系統(tǒng)相關(guān) 的信號(hào)，可以通過(guò)操作者發(fā)覺(jué)錯(cuò)誤和糾正這一錯(cuò)誤所需要的時(shí)間來(lái)衡量。反應(yīng)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性也可以通過(guò)類似的記錄儀器來(lái)分析系統(tǒng)信號(hào)的輸入。 結(jié)論 今后的工作將會(huì)把語(yǔ)音控制技術(shù)應(yīng)用到焊絲填充速度焊絲填入溶池位置的控制，也會(huì)將該技術(shù)用在弧焊電壓控制上。以后，那些現(xiàn)在在機(jī)器人編程受到限制的的方案在采用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)之后有可能實(shí)現(xiàn)。 利用語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)控制工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)非常有前景的。由于航空焊接需要大量人力監(jiān)管過(guò)程實(shí)時(shí)參數(shù)控制所以這項(xiàng)技術(shù)已申請(qǐng)用于航空焊接。 這一技術(shù)的未來(lái)發(fā)展將可迅速擴(kuò)展為機(jī)器人的應(yīng)用和非機(jī)器人的處理過(guò)程。 致謝 在此特別感謝 司的 參考文獻(xiàn) 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