焊接机器人专业导论.doc

专业导论论文之焊接机器人摘要：20世纪70年代以来，工业机器人进入人们的生产活 动，蓬勃发展，焊接机器人应运而生小到芯片，大到航母， 焊接技术都是必不可少，所以焊接机器人的应用前景很广泛本文将介绍焊接机器人的原理、发展中存在问题关键词：焊接机器人智能化协调第一章技术背景1.1机器人划分（技术角度）：1.1.1示教再现型机器人：具有存储记忆示教并高精度机械重复 动作的功能；更换任务时需要重新示教1.1.2离线编程机器人：利用传感器获取信息进行机器人编程， 提高其环境适应能力1.1.3智能机器人：基于传感器获取信息，通过高级智能计算自 主决策，灵活运动1.2焊接机器人相关概念：（1） 焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人2） 根据（ISO）工业机器人术语标准，工业机器人是一种多用 途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator）,具有三个 或更多可编程的轴，用于工业自动化领域为了适应不同的用途， 机器人最后一•个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不 同工具或称末端执行器3） 焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割） 枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

4） 全关节型机器人：结构类似人的腰部和手部，灵活性好， 工作空间大;多数焊接机器人是全关节型机器人第二章焊接机器人的结构组成与优点2.1结构组成：焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分机器人由机器人 本体和控制柜（硬件及软件）组成还有传感系统，如激光或摄 像传感器及其控制装置等而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则 由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳） 等部分组成2.2优点：1） 稳定和提高焊接质量，保证其均一性；2） 提高劳动生产率；3） 改善工人劳动强度，可在有害环境下工作；4） 降低了对工人操作技术的要求；5） 缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；6） 可实现小批量产品的焊接自动化；7） 为焊接柔性生产线提供技术基础；8） 可用于深水等极限条件的作业第三章焊接机器人当前分类（依据用途）：3.1点焊机器人：（1）点焊机器人的焊接装备一般是一体化焊钳，焊接变压器装 在焊钳后面，所以变压器必须尽量小型化对于容量较小的变压 器可以用50Hz工频交流，而对于容量较大的变压器，已经开始 采用逆变技术把50Hz工频交流变为600〜700Hz交流，使变压器 的体积减少、减轻。

变压后可以直接用600〜700Hz交流电焊接， 也可以再进行二次整流，用直流电焊接2） 焊接参数由定时器调节，新型定时器已经微机化，因此机 器人控制柜可以直接控制定时器，无需另配接口3） 点焊机器人的焊钳，通常用气动的焊钳，气动焊钳两个电 极之间的开口度一般只有两级冲程而且电极压力一旦调定后是 不能随意变化的近年来出现一种新的电伺服点焊钳，该焊钳的 张开和闭合由伺服电机驱动，码盘反馈，使这种焊钳的张开度可 以根据实际需要任意选定并预置而且电极间的压紧力也可以无 级调节4） 点焊机器人的运动轨迹、焊接过程相对简单其基本要求： a安装面积小，工作空间大，快速完成小节距的多点定位；b定位精度高于0.25mm,持重大（500~1000N）； c速度与生产速度相匹配，安全可靠3.2弧焊机器人：（1）弧焊机器人多采用气体保护焊方法（MAG、MIG、TIG）, 通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等的焊 接电源都可以装到机器人上作电弧焊由于机器人控制柜采用数 字控制，而焊接电源多为模拟控制，所以需要在焊接电源与控制 柜之间加一个接口近年来，国外机器人生产厂都有自己特定的 配套焊接设备，这些焊接设备内巳经插入相应的接口板。

应该指 出，在弧焊机器人工作周期中电弧时间所占的比例较大，因此在 选择焊接电源时，一般应按持续率100%来确定电源的容量2) 送丝机构可以装在机器人的上臂上，也可以放在机器人之 外，前者焊枪到送丝机之间的软管较短，有利于保持送丝的稳定 性，而后者软管校长，当机器人把焊枪送到某些位置，使软管处 于多弯曲状态，会严重影响送丝的质量所以送丝机的安装方式 一定要考虑保证送丝稳定性的问题3) 弧焊作业中，焊枪需要跟踪工件的焊道运动，不断填充金 属形成焊缝，运动过程精度在0.2~0.5mm,焊枪姿态可调范围尽 量大4) 基本要求：a摆动功能；b波口填充功能；c焊接异常检测功能；d焊接传感器的接收功能；e接触寻位、自动寻找焊缝起点位置、电弧跟踪及自动再引弧功能4.1智能机器人体系结构：即系统中的智能、行为、信息、控制 的时空分布模式，是一个逻辑载体结构的改良将提升其功能 4.2焊接机器人初始焊位识别与焊缝跟踪：由于焊缝波口非均匀 变化及焊接过程中的热变形，必须借住视觉传感器，采取实时焊 缝跟踪方法来调整机器人的运动轨迹4.3系统网络化与远程控制：通过网络或者工业总线将生产线上 各设备的控制系统有效连接，形成综合系统，方便程序设计。

4.4焊接熔池的动态传感、建模与控制：从声学、力学、电弧、 光学收集动态信息，获知金属动态行为，提升焊接质量；建模有 助于动态的判别；人工神经网络控制将赋予其更多决策力第五章焊接机器人的展望焊接机器人将日趋自主化、智能化，减轻工人劳动强度，提高焊 接质量同时，网络机器人技术的发展将推进机器人的应用与发 展参考文献1、 陈善本等.智能化焊接机器人技术.机械工业出版社；20062、 郭洪红.工业机器人技术.西安电子科技大学出版社；20063、 余以道等.机械概论.北京航空航天大学出版社，2012。