焊接機(jī)器人論文

1、第 1 頁(yè) 共 7 頁(yè)工業(yè)機(jī)器人在焊接中的應(yīng)用與發(fā)展趨勢(shì)摘 要：簡(jiǎn)要介紹了機(jī)器人焊接技術(shù)發(fā)展歷程、應(yīng)用現(xiàn)狀，從焊縫跟蹤技術(shù)、離線(xiàn)編程與路徑規(guī)劃技術(shù)、多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制技術(shù)、專(zhuān)用弧焊電源技術(shù)、焊接機(jī)器人系統(tǒng)仿真技術(shù)、機(jī)器人用焊接工藝方法、遙控焊接技術(shù)等七個(gè)方面論述了焊接機(jī)器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀，并對(duì)焊接機(jī)器人技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)做出了展望，其中視覺(jué)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制及嵌入式控制技術(shù)將是焊接機(jī)器人智能化技術(shù)發(fā)展的主要方向。 關(guān)鍵詞

2、：焊接機(jī)器人，技術(shù)現(xiàn)狀，智能化，控制技術(shù)，發(fā)展趨勢(shì) 0. 0.緒言 緒言焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)（Manipulator） ，具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。為了適應(yīng)不同的用途，機(jī)器人最后一個(gè)軸的機(jī)械接口，通常是一個(gè)連接法蘭，可接裝不同工具或稱(chēng)末端執(zhí)行器。焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭

3、裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。1. 焊接機(jī)器人的 接機(jī)器人的組成 焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源， （包括其控制系統(tǒng)） 、送絲機(jī)（弧焊） 、焊槍?zhuān)ㄣQ）等部分組成。對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。圖 1a、b 表示弧焊機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人的基本組成。2．焊接用機(jī)器人的主要 接用機(jī)器人的主

4、要結(jié)構(gòu)形式及性能 構(gòu)形式及性能第 3 頁(yè) 共 7 頁(yè)（1）弧焊用機(jī)器人的基本功能弧焊過(guò)程比點(diǎn)焊過(guò)程要復(fù)雜得多，工具中心點(diǎn)（TCP） ，也就是焊絲端頭的運(yùn)動(dòng)軌跡、焊槍姿態(tài)、焊接參數(shù)都要求精確控制。所以，弧焊用機(jī)器人除了前面所述的一般功能外，還必須具備一些適合弧焊要求的功能。雖然從理論上講，有 5 個(gè)軸的機(jī)器人就可以用于電弧焊，但是對(duì)復(fù)雜形狀的焊縫，用 5 個(gè)軸的機(jī)器人會(huì)有困難。因此，除非焊縫比較簡(jiǎn)單，否則應(yīng)盡量選用 6 軸機(jī)器人?；『笝C(jī)器

5、人除前面圖 2 提及的在作“之”字形拐角焊或小直徑圓焊縫焊接時(shí)，其軌跡應(yīng)能貼近示教的軌跡之外，還應(yīng)具備不同擺動(dòng)樣式的軟件功能，供編程時(shí)選用，以便作擺動(dòng)焊，而且擺動(dòng)在每一周期中的停頓點(diǎn)處，機(jī)器人也應(yīng)自動(dòng)停止向前運(yùn)動(dòng)，以滿(mǎn)足工藝要求。此外，還應(yīng)有接觸尋位、自動(dòng)尋找焊縫起點(diǎn)位置、電弧跟蹤及自動(dòng)再引弧功能等。（2）弧焊機(jī)器人用的焊接設(shè)備 弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法（MAG、MIG、TIG） ，通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖

6、式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口。近年來(lái)，國(guó)外機(jī)器人生產(chǎn)廠(chǎng)都有自己特定的配套焊接設(shè)備，這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)播人相應(yīng)的接口板、所以在圖 1a 中的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中并沒(méi)有附加接口箱。應(yīng)該指出，在弧焊機(jī)器人工作周期中電弧時(shí)間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時(shí)，一般應(yīng)按持續(xù)率 100％來(lái)確定電源的容量。送絲機(jī)構(gòu)可以裝在機(jī)器人的上臂上，也可以放

7、在機(jī)器人之外，前者焊槍到送絲機(jī)之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩(wěn)定性，而后者軟管校長(zhǎng)，當(dāng)機(jī)器人把焊槍送到某些位置，使軟管處于多彎曲狀態(tài)，會(huì)嚴(yán)重影響送絲的質(zhì)量。所以送絲機(jī)的安裝方式一定要考慮保證送絲穩(wěn)定性的問(wèn)題。 1. 1.焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程 焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程 自從世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人 UNIMATE 于 1959 年在美國(guó)誕生以來(lái)，機(jī)器人的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段： 第一代是示教再現(xiàn)型機(jī)器人。這類(lèi)機(jī)器人操作簡(jiǎn)單，不具備外界信

8、息的反饋能力，難以適應(yīng)工作環(huán)境的變化，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到很大限制。 第二代是具有感知能力的機(jī)器人。這類(lèi)機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境有一定的感知能力，具備如聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等功能，工作時(shí)借助傳感器獲得的信息，靈活調(diào)整工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作。 第三代是智能型機(jī)器人。這類(lèi)機(jī)器人不但具有感覺(jué)能力，而且具有獨(dú)立判斷、行動(dòng)、記憶、推理和決策的能力，能適應(yīng)外部對(duì)象、環(huán)境協(xié)調(diào)地工作，能完成更加復(fù)雜的動(dòng)作，智能機(jī)器人還具備故障自我診斷及修

9、復(fù)能力。 焊接機(jī)器人就是在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域代替焊工從事焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人。早期的焊接機(jī)器人缺乏“柔性” ，焊接路徑和焊接參數(shù)須根據(jù)實(shí)際作業(yè)條件預(yù)先設(shè)置，工作時(shí)存在明顯的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人也由單一的單機(jī)示教再現(xiàn)型向以智能化為核心的多傳感、智能化的柔性加工單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。 2. 2.焊接機(jī)器人國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 焊接機(jī)器人國(guó)內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀 焊接機(jī)器人具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、改善工人勞動(dòng)條件、提高