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0 前言图片来源于网络，如有侵权，请联系删除 工业机器人在汽车制造领域有着非常广泛的应用，已经达到了自动化的新阶段，柔性生产的高要求，需要不断提高生产灵活性，减少机器人的编程时间。 随着科技的发展，人工智能（AI）和机器学习（ML）为各行各业带来了很多创新应用和突破，能使机器人完成许多以前无法完成的任务。但是，如何构建、验证和部署先进的机器人系统，仍然是一个巨大的挑战。 1 人工智能与机器人技术的结合 在汽车车身焊装工艺中，机器人点焊是白车身焊接最常见的连接技术，其中以总拼工位（图 1）高密度机器人工位为代表，多个机器人在同一区域工作，工位中空间狭窄，找到无干涉路径计算过程复杂。同时，多台机器人同时工作，机器人与机器人之间的协同处理比较困难。在多机器人同时工作的工位中，编写安全无碰撞机器人路径是另外一项繁琐且困难的工作。避免机器人干涉最简单方法是添加干扰区。这些区域是机器人工作空间的共享区域，可以由任一机器人保留防止碰撞。但干涉区的添加严重依赖机器人编程工程师的经验，不同的机器人工程师在不同位置添加的干涉区，会影响整个工位的节拍和效率。西门子数字工业软件和 RealtimeRobotics 合作，在 Tecnomatix® 产品组合中使用西门子工艺仿真软件和 Realtime Robotics 的硬件和软件技术，通过在生产之前使用人工智能自动化运动编程的方法，减低了机器人编程的难度，提高了机器人编程的效率和准确性，可以为制造商提供独特的附加价值。 图1 车身车间总拼工位 2 基于图形的运动规划 Realtime Robotics 的软件可以预先在机器人目标点之间生成多条备选路径，这些路径将各目标点相连。而在执行机器人运动过程中，Realtime Robotics 的软件将从所有备选路径中选出一条无碰撞干涉的最优路径，具体包括设置机器人当前目标点、检查碰撞干涉、消除碰撞的备选路径、找出最优路径及执行最优路径五个步骤。如图 2 所示，给定机器人的起始点 A 和目标点 J 后，Realtime Robotics 软件会把所有路径所在的三维空间进行分割，然后检查机器人之间的干涉和机器人与周围环境之间的碰撞情况，去除存在碰撞和干涉的路径，在剩余备选路径中找出最优路径，最后再经过平滑处理形成机器人的可执行运动轨迹。此路径所经过的三维空间也将被储存，当其他机器人在规划路径时，这些被占据的空间将被用于机器人之间的干涉检查。 图2  Realtime Robotics 软件计算机器人路径的示意图 3 复杂工位工艺仿真和人工智能自动路径优化的集成应用 通常情况下，仿真工程师会在 Process Simulate 工艺仿真软件中对汽车零件、焊点和焊枪等设备进行分配，形成初步工艺，然后仿真工程师再手动编辑机器人路径。集成 Process Simulate 工艺仿真软件，利用 RealtimeRobot 人工智能的算法自动计算机器人路径的过程如下： （1）在 Process Simulate 工艺仿真软件中制定初步工艺。 （2）在Process Simulate中使用Realtime Robot插件，把对应的工艺点、设备和零件发送到 Realtime Robot 软件，如图 3 所示。 （3）Realtime Robot 软件自动接收数据，并自动把空间网格化。 （4）在 Realtime Robot 软件中自动计算无干涉路径。 （5）在 Process Simulate 工艺仿真软件中设置：由Realtime Robot 控制器控制机器人，运行机器人程序，机器人在受到 Realtime Robot 控制器控制的基础上，记录机器人插补点，形成新的机器人路径，就可以把 RealtimeRobot 软件中自动计算的机器人路径记录回 ProcessSimulate 工艺软件中，如图 4 所示。 图3  从 Process Simulate 软件发送到 Realtime Robot 软件 图4  Process Simulate 软件中设置机器人受 Realtime Robot 软件控制并记录路径点 4 人工智能自动优化复杂工位机器人路径的特点 4.1 复杂环境求解 复杂机器人工位的空间比较狭窄，对净空要求比较高的地方，对机器人路径规划的精度要求也比较高。在几毫米的有限空间中，有时候人工很难找到合适的机器人路径。还有些时候，虽然在目标工艺点能找到满足净空要求的姿态点，但是进出工艺点，由于焊枪过大，或者机器人姿态限制，人工很难找到合适的路径点。这些情况下，如果空间有解，那么使用人工智能自动去找解析路径，效率和成功率都比人工高很多。在 RealtimeRobo...