文献综述
课题研究现状及发展趋势：
焊后应力及应力处理
金属材料在焊接时，由于受到高度集中的瞬时热输入的影响，会产生局部高温的不均匀温度场，焊缝处受高温影响向外膨胀、延伸，同时受到邻近区域的约束作用，在构件内部产生很高的热应力，该应力在焊接过程中随温度、时间的改变而变化，最终成为焊接应力。当焊接应力超过了构件的屈服强度，就会使焊件发生塑性变形，不仅会引起冷裂纹、热裂纹、脆性断裂等缺陷，还会引起焊接构件变形、失稳、强度变低；在一定条件下还将严重影响焊接构件的刚度、尺寸的稳定等。此外，文献[1]中讲到与焊接残余应力同时产生的变形不利于控制制造精度，影响整个焊接构件的最终质量。
为此，许多学者通过不同的方法来消除焊后残余应力，通常采用机械方法和加热方法。其中，机械方法是利用外力使构件产生与焊接变形方向相反的塑性变形，使两者相互抵消以减小或消除焊接应力与变形。常用的机械方法主要有锤击法、碾压法、喷丸法、振动时效法以及超声冲击处理法等。与上述其他方法相比，超声冲击处理法由于具有设备简单紧凑、无丸粒回收、节能、环保，不受材料与构件大小、形状以及现场环境限制等优势，被广泛应用于材料表面改性。超声冲击处理法作为焊后消除残余拉应力的方法，近年来得到了国内外学者广泛的关注。大量文献报道了超声冲击处理对试件疲劳强度的影响[2-5]，其中文献[2]研究了超声冲击处理对S690QL钢残余应力及疲劳寿命的影响，表明超声冲击处理后产生的残余压应力能够显著提高构件的使用寿命；文献[3]研究了在超声冲击欠处理、过处理以及恰当处理条件下，350W钢产生的残余应力对其疲劳寿命的影响。这些文献均表明焊后对构件进行超声冲击处理产生的残余压应力会显著提高构件的疲劳强度。
超声冲击应力消除设备的使用现状和技术瓶颈：①完全依靠人工作业，劳动强度大、人力成本高，对于超大型结构件、复杂结构件、环境恶劣及空间狭小场合人力无法操作；②应力消除效果依赖人工经验，尚无对冲击效果的自动检测，更无自适应自学习的冲击参数调整系统；③高精度焊后焊缝自动识别及跟踪技术国内外鲜有研究，且现有研究存在精度低的缺陷。
工业机器人的运动机构及控制系统
20世纪以来，随着电子与机械等科学的发展，人类在工业领域取得了巨大的进步，但人的身影在复杂的环境中不可或缺。20世纪50年代末，在机械手与操作机的基础上，采用伺服机构以及自动控制等技术，美国研制出后来被称为“工业机器人”的有通用性的独立的工业用自动操作装置。短短几年之后，美国研制出能够在工业生产中得到成功应用的工业机器人[6]。文献[7-8]中讲到，工业机器人能够在复杂、多变、苛刻、甚至危险的环境中代替人，在很多应用中能够完成比人工操作更加可靠、有效、高效的工作；在有些环境中，如深海、太空等，机器人甚至能完成人类本身无法胜任的工作。自工业机器人诞生以来，世界各国开始重视工业机器人技术的研究与开发，取得了巨大进步。码垛机器人、喷涂机器人、焊接机器人、打磨机器人、切割机器人、太空机器人[9]、水下机器人等各种用途的工业机器人先后出现，并在不同的领域和环境下顺利地完成了各项工作。
文献[10]中提到，目前的工业机器人系统，一般由机器人本体、驱动装置和控制系统三部分组成，有些还具备传感器和视觉系统。其中，机器人本体是机械部分，是机器人的执行机构，一般由腰座、手臂、手腕、关节和末端执行器组成。末端执行器是直接执行操作的装置，其上可安装各种夹持器、工具、传感器等以实现不同场合的应用。驱动装置为机器人本体工作提供动力，可以采用的方式有三种：电气传动、液压传动以及气压传动，考虑到效率及灵活性等因素，目前一般使用的是电气传动方式。而电气传动中一般使用由伺服电机和驱动器以及减速器等组成的交流伺服驱动系统，来自文献[11-12]。
作为工业机器人系统的核心，控制系统扮演着机器人大脑的角色。控制系统包括人机接口设备(HID)和运动控制器等，人机接口设备提供可视化界面并响应操作人员的输入，运动控制器则负责控制机器人各关节的位置和加减速等。机器人控制系统完成的功能主要有轨迹规划[13]、插补运算、运动学计算以及计算机器人各轴的位置[14]等。同时，控制系统还可以接收来自机器人各个传感器的信号，对之进行数据处理，并按照预存信息、机器人的状态和环境情况等做出决策，从而使得机器人通过控制系统更加可靠、精确、高效和快速地完成任务。控制系统硬件部分选定后，控制系统中的软件部分变得人为可控。文献[15-16]中提到，机器人运动学的正逆解算法、与轨迹规划密切相关的直线圆弧和自由曲线插补算法、机器人编程语言的译码等模块的优劣，关系着机器人系统整体的性能。
