研究生焊接機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù).ppt

一. 機(jī)器人技術(shù)概述,1.1機(jī)器人的一般概念 機(jī)器人作為20世紀(jì)出現(xiàn)的新名詞，是從英文“ROBOT” 一詞譯過(guò)來(lái)的。國(guó)際上關(guān)于機(jī)器人仍然沒(méi)有統(tǒng)一的定義。 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）曾于1987年對(duì)工業(yè)機(jī)器人下 了一個(gè)定義：“工業(yè)機(jī)器人是一種具有自動(dòng)控制的操作和 移動(dòng)功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機(jī)” ,大多數(shù)機(jī) 器人是用于生產(chǎn)活動(dòng)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量或生產(chǎn)效率的，也 可以說(shuō)機(jī)器人是一個(gè)通用的自動(dòng)化裝置。,1.2焊接機(jī)器人的發(fā)展,1.2. 概況 現(xiàn)代機(jī)器人學(xué)作為一門(mén)集機(jī)械、電子、計(jì) 算機(jī)、光學(xué)、信息與自動(dòng)控制以及人工智能 等為一體的綜合技術(shù)學(xué)科，它的研究始于20 世紀(jì)中期，其技術(shù)背景是計(jì)算機(jī)和自動(dòng)化的 發(fā)展、以及原子能的開(kāi)發(fā)和利用。,最早的需求背景: 原子能實(shí)驗(yàn)室的惡劣環(huán)境要求某種機(jī)械代 替人處理放射性物質(zhì)。在這一需求背景下， 美國(guó)原子能委員會(huì)的阿爾貢研究所于1947年 開(kāi)發(fā)了遙控機(jī)械手，用于搬運(yùn)放射性材料, 1948年又開(kāi)發(fā)了機(jī)械式的主從機(jī)械手。,美國(guó)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展 1954年美國(guó)的DEVOC最早提出了工業(yè)機(jī) 器人的思想，并申請(qǐng)了專利; 1958年美國(guó)的CONSOLIDATED公司制作 了第一臺(tái)機(jī)器人; 1962年，美國(guó)UNIMATION公司的第一臺(tái) UNIMATE機(jī)器人在美國(guó)通用汽車廠投入使用; 1968年, 麥卡錫人工智能實(shí)驗(yàn)室報(bào)告了有 手、眼和耳的機(jī)器人的開(kāi)發(fā)情況; 此時(shí)，其他國(guó)家也開(kāi)始認(rèn)識(shí)到工業(yè)機(jī)器人的 潛力。,日本機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,1967年,日本于從美國(guó)引進(jìn)第一臺(tái)UNIMATE機(jī)器人, 并成立了人手研究會(huì); 1968年,日本開(kāi)始研制機(jī)器人; 1973年,日本產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人工業(yè)會(huì)（JIRA）創(chuàng)立; 1980年，工業(yè)機(jī)器人真正在日本普及，稱該年為“機(jī) 器人元年”。 據(jù)報(bào)道; 到1984年底，日本已擁有工業(yè)機(jī)器人67300 臺(tái); 92年達(dá)349，458臺(tái)，2000年約超過(guò)500,000,數(shù)量 占世界首位。,歐洲及前蘇聯(lián)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,前蘇聯(lián)從六、七十年代開(kāi)始開(kāi)發(fā)應(yīng)用機(jī)器人。1963年研制成功第一臺(tái)焊接機(jī)器人，1972年研制成功監(jiān)控式具有傳感器的機(jī)器人，并用于海洋考察。此外，英國(guó)、西德、瑞典、瑞士等都有活躍的研究機(jī)構(gòu)，并進(jìn)行了大量的研究，取得了很大的成果。,我國(guó)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展,我國(guó)也從70年代初開(kāi)始注重機(jī)器人技術(shù)的研究。“七五”、“八五”、“九五”期間，機(jī)器人技術(shù)一直被列入國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目。沈陽(yáng)自動(dòng)化所、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、南京理工大學(xué)等對(duì)機(jī)器人的相關(guān)技術(shù)展開(kāi)了深入的研究，初步掌握了設(shè)計(jì)和制造機(jī)器人的核心技術(shù)。并相繼研制出一批工業(yè)機(jī)械手投入生產(chǎn)應(yīng)用。甚至在實(shí)驗(yàn)室研制出手眼機(jī)器人和仿人行走機(jī)器人等達(dá)國(guó)際先進(jìn)水平的第二、第三代智能機(jī)器人。 但在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化方面仍遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家。,1.3 焊接機(jī)器人的應(yīng)用,1.3.1 概述 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍十分廣泛，它首先適于 在高溫、有毒、高粉塵及存在放射性物質(zhì)等惡劣的 作業(yè)環(huán)境下或在一些人所不能到達(dá)的范圍內(nèi)使用， 同時(shí)，也用于完成如裝飾、搬運(yùn)等重復(fù)性的枯燥、 繁重的任務(wù), 目前主要應(yīng)用于自動(dòng)化工業(yè)部門(mén)，其中 應(yīng)用最多的行業(yè)是汽車制造業(yè)。 國(guó)外許多學(xué)者都認(rèn)為：一個(gè)國(guó)家不擁有一定數(shù) 量的機(jī)器人，就不具備二十一世紀(jì)競(jìng)爭(zhēng)的工業(yè)基礎(chǔ)。 因此，在一些產(chǎn)業(yè)部門(mén)，大力開(kāi)發(fā)機(jī)器人技術(shù)、 發(fā)展國(guó)內(nèi)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)有著重大的技術(shù)意義。,世界主要工業(yè)國(guó)家及地區(qū)焊接機(jī)器人數(shù)量對(duì)比表,上表說(shuō)明，那些經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展的或發(fā)達(dá)的工業(yè)國(guó)家，都把機(jī)器人用于焊接作為一個(gè)主要的方向。自上世紀(jì)中期，一些歐美國(guó)家每年新增機(jī)器人數(shù)量以40%的速度增加，如美國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、西班牙、韓國(guó)等等。臺(tái)灣每年新增機(jī)器人數(shù)量達(dá)到800臺(tái)。有專家在九十年代初預(yù)測(cè)中后期大陸將每年新增機(jī)器人數(shù)量100-150臺(tái)，但由于經(jīng)濟(jì)大環(huán)境的原因，實(shí)際未達(dá)到該增量。 當(dāng)進(jìn)入21世紀(jì)發(fā)展極為迅速，2007年增4000臺(tái)/年；,1.3.2 機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的動(dòng)力概述,日本Hasegawa教授等認(rèn)為機(jī)器人的發(fā)展與勞動(dòng)力成本、機(jī)器人價(jià)格有關(guān)，見(jiàn)下圖。,機(jī)器人數(shù)量與機(jī)器人價(jià)格和勞力成本的關(guān)系,工業(yè)自動(dòng)化目標(biāo):,1.3.3 焊接機(jī)器人應(yīng)用的領(lǐng)域,日本: 汽車等車輛行業(yè)約占45%、造船約占 11%、機(jī)器制造約占8%、金屬制造約占 7%、電機(jī)5%、橋梁2% 、其它22% ?！捌?它”是指目前不便歸類的諸多產(chǎn)品。其它22% 也說(shuō)明弧焊機(jī)器人應(yīng)用的廣泛性。,中國(guó)焊接機(jī)器人應(yīng)用情況,02年前機(jī)器人行業(yè)分布 96年前弧焊機(jī)器人行業(yè)分布,02年以前,從中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)和焊接協(xié)會(huì)在96年的調(diào)查表明，我國(guó)目前使用焊接機(jī)器人進(jìn)行生產(chǎn)的工廠大約有70家左右，焊接機(jī)器人總數(shù)達(dá)到500臺(tái)（包含高等院校及科研單位用的焊接機(jī)器人），已建成的機(jī)器人焊接機(jī)器人柔性生產(chǎn)線5條，機(jī)器人焊接工作站約300個(gè)，國(guó)內(nèi)已具有生產(chǎn)點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人設(shè)計(jì)制造能力的廠家近10家。在工廠中用作弧焊的機(jī)器人稍比點(diǎn)焊的多，分別占53%和46%。這些機(jī)器人主要集中在汽車、摩托車及工程機(jī)械三個(gè)主要行業(yè)里。到2000年，我國(guó)安裝的焊接機(jī)器人總數(shù)為1600臺(tái)，約占所有機(jī)器人總數(shù)的45%。從這個(gè)數(shù)目來(lái)看，我國(guó)的焊接機(jī)器人的裝機(jī)數(shù)量并不多。 至2007年，年增長(zhǎng)4000臺(tái)，預(yù)計(jì)在今后幾年內(nèi)，我國(guó)焊接機(jī)器人的裝機(jī)數(shù)量還將會(huì)持續(xù)快速增長(zhǎng)。,至2007年，年增長(zhǎng)4000臺(tái)，預(yù)計(jì)在今后幾年內(nèi)，我國(guó)焊接機(jī)器人的裝機(jī)數(shù)量還將會(huì)持續(xù)快速增長(zhǎng)； 至2006年兵器系統(tǒng)新增機(jī)器人系統(tǒng)28套，24套在裝甲車輛行業(yè)，4套在彈箭行業(yè)。,據(jù)IFR統(tǒng)計(jì)，截至2000年底，世界上工業(yè)機(jī)器人總的裝機(jī)數(shù)量在100萬(wàn)臺(tái)以上，從1997年起，世界上工業(yè)機(jī)器人每年的裝機(jī)數(shù)量都超過(guò)8萬(wàn)臺(tái)，2000年的裝機(jī)數(shù)量比上一年增加了25%。同時(shí)機(jī)器人的價(jià)格卻在逐年下降，2004年的單臺(tái)機(jī)器人價(jià)格只有1990年時(shí)的約八分之一。,我國(guó)機(jī)器人研究情況,國(guó)家“863”計(jì)劃智能機(jī)器人主題“九五”期間的指導(dǎo)思想是“把高科技成果向大中型企業(yè)轉(zhuǎn)移，以加速機(jī)器人的推廣與應(yīng)用，創(chuàng)建我國(guó)的機(jī)器人產(chǎn)業(yè)陣地，形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。1996年7月，“一汽”與“863”智能機(jī)器人主題合作開(kāi)發(fā)的HT100A型點(diǎn)焊機(jī)器人試制成功。 以中科院沈陽(yáng)自動(dòng)化所與沈陽(yáng)第一機(jī)床廠為基礎(chǔ)組建的東北機(jī)器人集團(tuán)公司遼寧省工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)基地。1995年研制成功S1348多關(guān)節(jié)6自由度可用于弧焊的機(jī)器人。計(jì)劃于2000年形成年產(chǎn)量 1000臺(tái)的生產(chǎn)能力。,我國(guó)機(jī)器人研究情況,湖北東風(fēng)汽車裝配公司與德國(guó)KUKA公司合作于1996年5月組裝了第一臺(tái)KUKA125KG點(diǎn)焊機(jī)器人。 1996年9月，首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司成立。該公司由首鋼總公司、日本安川電機(jī)公司、巖谷產(chǎn)業(yè)公司共同投資組建。該公司全面引進(jìn)安川公司MOTOMAN系列產(chǎn)品技術(shù)，在國(guó)內(nèi)組裝并在國(guó)內(nèi)外開(kāi)展機(jī)器人生產(chǎn)線的承包工程。,安川機(jī)器人-摩托曼機(jī)器人公司 法拉科機(jī)器人-法拉科器人公司 KOKU機(jī)器人- KOKU機(jī)器人公司 ABB機(jī)器人- ABB機(jī)器人公司 Igm機(jī)器人- Igm機(jī)器人公司,應(yīng)用焊接機(jī)器人系統(tǒng)后可獲得如下好處：,(1)提高產(chǎn)品質(zhì)量； (2)改善柔性能力； (3)縮短傳遞時(shí)間； (4)改善工作環(huán)境； (5)提高企業(yè)革新形象和勞動(dòng)生產(chǎn)率以及降 低生產(chǎn)成本。,1.4 焊接機(jī)器人的分類,（1)弧焊機(jī)器人 由于弧焊工藝早己在諸多行業(yè)中得到普及，弧 焊機(jī)器人在通用機(jī)械、造船等許多行業(yè)中得到廣泛 運(yùn)用。弧焊機(jī)器人不只是一個(gè)簡(jiǎn)單的操作運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)，是包括各種電弧焊附屬裝置在內(nèi)的柔性焊接系 統(tǒng)，因而對(duì)其性能有著特殊的要求。在弧焊作業(yè) 中，焊槍尖端應(yīng)沿著預(yù)定的的焊道軌跡運(yùn)動(dòng)，并不 斷填充金屬形成焊縫。,因此運(yùn)動(dòng)過(guò)程中速度的平穩(wěn)性和重復(fù)定位精度是兩項(xiàng)重要指標(biāo)。一般情況下，焊接速度約取30300cm/Min，軌跡重復(fù)定位精度約為(0205)mm。其它一些基本性能要求如下： 1)與焊機(jī)通訊功能; 2)設(shè)定焊接條件(焊接電流、焊接電壓、焊接速度等)，引弧、熄弧焊接條件設(shè)置，斷弧檢測(cè)及搭接功能等； 3)擺動(dòng)功能及擺焊文件設(shè)置； 4)坡口填充功能； 5)焊接異常功能檢測(cè)； 6)焊接傳感器(起始焊點(diǎn)檢出及焊縫跟蹤)的接口功能； 7)與計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)接口功能。,（2)點(diǎn)焊機(jī)器人 汽車工業(yè)是點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)一個(gè)主要的應(yīng)用領(lǐng)域，在裝配每臺(tái)汽車車體、車身時(shí)，大約60的焊點(diǎn)是由機(jī)器人完成。最初，點(diǎn)焊機(jī)器人只用于往己拼接好的工件上增加焊點(diǎn)，后來(lái)為了保證拼接精度，又讓機(jī)器人完成定位焊作業(yè)。這樣，點(diǎn)焊機(jī)器人逐漸被要求有更好的作業(yè)性能，主要有： 1)與點(diǎn)焊機(jī)的接口通訊功能； 2)工作空間大； 3)點(diǎn)焊速度與生產(chǎn)線速度相匹配，快速完成小節(jié)距的多點(diǎn)定位(大約每0304s移動(dòng)3050mm且準(zhǔn)確定位)； 4)持重大(50100kg)，以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗； 5)定位準(zhǔn)確，精度約025mm，以確保焊接質(zhì)量； 6)內(nèi)存容量大，示教簡(jiǎn)單； 7)離線編程接口功能。,1.4 焊接機(jī)器人的分類,焊接機(jī)器人是一個(gè)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品，可以按動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)方式、用途、運(yùn)動(dòng)軌跡方式等不同對(duì)其進(jìn)行分類。 按動(dòng)力源驅(qū)動(dòng)方式不同分，焊接機(jī)器人各分為以下幾類： （1)氣壓驅(qū)動(dòng) 使用壓力在0410MPa。氣壓驅(qū)動(dòng)的主要優(yōu)點(diǎn)是氣源方便，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用具有緩沖作用的汽缸，氣壓驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，易于保養(yǎng)；主要缺點(diǎn)是裝置體積大，定位精度不高。氣壓驅(qū)動(dòng)機(jī)器人適用于易燃、易爆和灰塵大的場(chǎng)合，一般用于專用機(jī)器人如搬運(yùn)、防爆機(jī)器人。,（2)液壓驅(qū)動(dòng) 液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的功率質(zhì)量比大，驅(qū)動(dòng)平穩(wěn)，且系統(tǒng)的固有效率高、快速性好，同時(shí)液壓驅(qū)動(dòng)調(diào)速比較簡(jiǎn)單，能通過(guò)流量閥在很大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；其主要缺點(diǎn)是需要油泵液壓站，容易漏油，這不僅影響工作穩(wěn)定性與定位精度，而且污染環(huán)境，液壓系統(tǒng)需配備壓力源及復(fù)雜的管路系統(tǒng)，因而故障多，維修復(fù)雜，成本也較高。液壓驅(qū)動(dòng)多用于要求輸出力較大、運(yùn)動(dòng)速度要求不太高的場(chǎng)合，一般用于專用機(jī)器人。,（3)電氣驅(qū)動(dòng) 電氣驅(qū)動(dòng)是利用各種電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力或轉(zhuǎn)距，直接或經(jīng)過(guò)減速機(jī)構(gòu)去驅(qū)動(dòng)負(fù)載，以獲得要求的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)電機(jī)又可分為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、無(wú)刷直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)和交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)等多種方式。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)有著最大的轉(zhuǎn)矩質(zhì)量比，由于沒(méi)有電刷，其可靠性很高，壽命長(zhǎng)，維護(hù)更換容易。電氣驅(qū)動(dòng)由于具有易于控制，運(yùn)動(dòng)精度高，使用方便，成本低廉，驅(qū)動(dòng)效率高，不污染環(huán)境的諸多優(yōu)點(diǎn)，是最普遍、應(yīng)用最多的驅(qū)動(dòng)方式。目前生產(chǎn)的機(jī)器人大多采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)。,按操作手機(jī)構(gòu)的坐標(biāo)系特點(diǎn)來(lái)分,（1)直角坐標(biāo)型 這類機(jī)器人的結(jié)構(gòu)和控制方案與機(jī)床類似，其到達(dá)空間位置的三個(gè)運(yùn)動(dòng)是由直線運(yùn)動(dòng)構(gòu)成，運(yùn)動(dòng)方向互相垂直，其末端操作器的姿態(tài)調(diào)節(jié)由附加的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。這種形式的機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)動(dòng)學(xué)模型簡(jiǎn)單，各軸線位移分辨率在操作客積內(nèi)任一點(diǎn)上均為恒定，控制精度容易提高；缺點(diǎn)是機(jī)構(gòu)較龐大，工作空間小，操作靈活性較差。簡(jiǎn)易和專用焊接機(jī)器人常采用這種形式。,（2)圓柱坐標(biāo)型 這類機(jī)器人在基座水平轉(zhuǎn)臺(tái)上裝有立柱，水平臂可沿立柱作上下運(yùn)動(dòng)并可在水平方向伸縮。這種結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)點(diǎn)是末端操作器可獲得較高速度，缺點(diǎn)是末端操作器外伸離開(kāi)立柱軸心愈遠(yuǎn)，其線位移分辨精度愈低。,（2)圓柱坐標(biāo)型 這類機(jī)器人在基座水平轉(zhuǎn)臺(tái)上裝有立柱，水平臂可沿立柱作上下運(yùn)動(dòng)并可在水平方向伸縮。這種結(jié)構(gòu)方案的優(yōu)點(diǎn)是末端操作器可獲得較高速度，缺點(diǎn)是末端操作器外伸離開(kāi)立柱軸心愈遠(yuǎn)，其線位移分辨精度愈低。,（3)球坐標(biāo)型 與圓柱坐標(biāo)結(jié)構(gòu)相比較，這種結(jié)構(gòu)形式更為靈活。 （4)全關(guān)節(jié)型 全關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)類似人的腰部、臂部和腕部，其位置和姿態(tài)全部由旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)，其優(yōu)點(diǎn)是機(jī)構(gòu)緊湊，靈活性好，占地面積小，工作空間大，可獲得較高的末端執(zhí)行器線速度。目前焊接機(jī)器人大多采用全關(guān)節(jié)型的結(jié)構(gòu)形式。,根據(jù)受控運(yùn)動(dòng)方式，焊接機(jī)器人可分為以下幾類： （1)點(diǎn)位控制(PTP)型 機(jī)器人受控運(yùn)動(dòng)方式為自一個(gè)點(diǎn)位目標(biāo)移向另一個(gè)點(diǎn)位目標(biāo)，只在目標(biāo)點(diǎn)上完成操作。要求機(jī)器人在目標(biāo)點(diǎn)上有足夠的定位精度。點(diǎn)位控制型機(jī)器人主要用于點(diǎn)焊、搬運(yùn)、澆注作業(yè)。 （2)連續(xù)軌跡控制(CP)型 機(jī)器人各關(guān)節(jié)間時(shí)作受控運(yùn)動(dòng)，使機(jī)器人末端按預(yù)期的軌跡和速度運(yùn)動(dòng)，為此各關(guān)節(jié)控制系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)獲取驅(qū)動(dòng)機(jī)的角位移和角速度信號(hào)。連續(xù)控制主要用于弧焊、噴漆機(jī)器人。,1.5 焊接機(jī)器人的發(fā)展方向,隨著焊接機(jī)器人的深入應(yīng)用，焊接機(jī)器人 已向多方向發(fā)展，目前焊接機(jī)器人的主要發(fā)展 方向是： (1) 機(jī)器人與柔性生產(chǎn)線相結(jié)合 主要是為適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)中產(chǎn)品更新?lián)Q代和小 批量多品種的需要，將弧焊機(jī)器人和變位機(jī)、 基架等等周邊設(shè)備柔性化集成為迫切需要的技 術(shù)。它可以減少輔助時(shí)間，提高生產(chǎn)效率。,(2)機(jī)器人控制的開(kāi)放型體系結(jié)構(gòu),開(kāi)放意味著互用性，目前工業(yè)機(jī)器人控制 器最大的擔(dān)心是它的功能專一、性能不完善。人 們渴望有一種容易使用、易通訊、數(shù)據(jù)共享、容 易二次開(kāi)發(fā)的機(jī)器人。推廣基于PC的平臺(tái)，實(shí) 際上是考慮用戶對(duì)性能和成本的要求，使機(jī)器人 從專用的控制器向基于PC機(jī)的開(kāi)放、通用的控 制器過(guò)沮。如美國(guó)puma機(jī)器人，具有PC機(jī)編 程、通訊和監(jiān)控功能。,(3)焊接機(jī)器人的智能化,要真正將技術(shù)人員和熟練工人從繁重的勞 動(dòng)中解脫出來(lái)，甚至能直接代替人在惡劣、 危險(xiǎn)的環(huán)境中進(jìn)行自動(dòng)焊接作業(yè)，必須開(kāi)發(fā) 具有一定智能的智能機(jī)器人，焊接機(jī)器人的 智能化主要表現(xiàn)為傳感器的智能化。 (4)機(jī)器人按制從單機(jī)向集散式、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。,從這個(gè)意義上，機(jī)器人的發(fā)展可分為三代：第一代是示教型機(jī)器人，目前在工廠廣泛使用，它的功能是示教再現(xiàn)。即示教時(shí)操作者通過(guò)示教盒編程記錄焊接路徑關(guān)鍵點(diǎn)，并設(shè)置焊接引弧點(diǎn)、熄弧點(diǎn)以及焊接工藝參數(shù)。再現(xiàn)時(shí)機(jī)器人沿示教好的軌跡和焊接工藝參數(shù)精確執(zhí)行。并可以周爾復(fù)始，全自動(dòng)運(yùn)行。這種工作方式重復(fù)件好，但沒(méi)有視覺(jué)，缺少對(duì)環(huán)境變化的自適應(yīng)能力，例如當(dāng)實(shí)際行走軌跡與示數(shù)軌跡由于加工、安裝、焊接變形等原因存在位置偏差時(shí)，導(dǎo)致焊接質(zhì)量不好甚至失敗。第二紀(jì)弧焊機(jī)器人是具有一定傳感功能的示教機(jī)器人，如視覺(jué)、力覺(jué)、觸覺(jué)等傳感器，在示教的基礎(chǔ)上可以適應(yīng)環(huán)境的變化，目前在某些領(lǐng)域某些功能上已經(jīng)到生產(chǎn)應(yīng)用階段，并產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)效益。目前國(guó)內(nèi)尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段。第三代是智能機(jī)器人。能理解人的命令，預(yù)知或感知外部環(huán)境，自行規(guī)劃操作順序、自動(dòng)制定運(yùn)動(dòng)軌跡、焊槍姿態(tài)和焊接參數(shù)，并實(shí)時(shí)修正，以完成特定的任務(wù)，目前這是國(guó)內(nèi)外學(xué)者研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)。融合CAX技術(shù)和視覺(jué)傳感技術(shù)的智能機(jī)器人是焊接機(jī)器人的重要研究和發(fā)展方向。,1.6 弧焊機(jī)器人系統(tǒng)組成,弧焊機(jī)器人系統(tǒng)組成-機(jī)器人控制箱,控制箱面板,示教盒,二.焊接機(jī)器人系統(tǒng)的基本配置,2.1 機(jī)器人系統(tǒng)概述 焊接機(jī)器人工作站是一個(gè)操作系統(tǒng)，通常由機(jī)器 人、焊接設(shè)備、機(jī)器人或工件的移動(dòng)機(jī)械裝置、工件 變位裝置、工件的定位和夾緊裝置、焊槍噴嘴或焊鉗 電極的清理或修整裝置、安全保護(hù)裝置等組成。根據(jù) 工件的具體結(jié)構(gòu)情況、所要焊接的焊縫位置的可達(dá)性 和對(duì)接頭質(zhì)量的要求，焊接機(jī)器人工作站的配置有所 不同，但焊接機(jī)器人工作站不是配備有焊槍(鉗)的機(jī) 器人。,2.2 焊接機(jī)器人的選擇,2.2.1 焊接機(jī)器人的選擇: 焊接用的工業(yè)機(jī)器人基本上都屬于電驅(qū)動(dòng)的6軸關(guān) 節(jié)式機(jī)器人（也有氣動(dòng)式的），其中1、2、3軸協(xié)調(diào)運(yùn) 動(dòng)是把焊槍(鉗)送到制定的空間位置，而4、5、6軸的 協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)是解決焊槍(鉗)的姿態(tài)問(wèn)題。由于交流伺服電 機(jī)沒(méi)有碳刷，動(dòng)特性好，負(fù)載能力強(qiáng)，機(jī)器人的故障 率低，免維修時(shí)間長(zhǎng)，各軸運(yùn)動(dòng)的加(減)速度快，固近 代工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)(軸)的運(yùn)動(dòng)基本上全由交流伺服電 機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)。,關(guān)節(jié)式機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)一般由兩種形式既平行四邊形結(jié)構(gòu)形式和側(cè)置結(jié)構(gòu)形式。從圖可以看出，側(cè)置結(jié)構(gòu)機(jī)器人的上、下臂的活動(dòng)范圍較大，腰部軸不轉(zhuǎn)動(dòng)就可以將焊槍從前下部位置經(jīng)頂部運(yùn)動(dòng)到機(jī)器人的后下部，配合腰部軸轉(zhuǎn)動(dòng)，最大工作空間將接近球面。該類型機(jī)器人適合于倒置安裝，可增加工作范圍，減少占地面積，方便地面的物流。但是，側(cè)置式機(jī)器人的大、小臂軸為懸臂結(jié)構(gòu)，剛度稍低些，負(fù)載能力相對(duì)較小，適用于弧焊、切割或激光焊割等。,平行四邊形結(jié)構(gòu)形式,側(cè)置式機(jī)器人操作機(jī),點(diǎn)焊和搬運(yùn)機(jī)器人(負(fù)載20150kg)一般都采用平行四邊形結(jié)構(gòu)?；『赣玫臋C(jī)器人負(fù)載能力都在316Kg范圍，兩種形式的機(jī)器人都可以選用。目前，更多工廠采用弧焊機(jī)器人倒掛安裝方式，應(yīng)而選用側(cè)置式機(jī)器人逐漸增多。為了適應(yīng)市場(chǎng)需求的這種變化趨勢(shì)，一些原來(lái)只生產(chǎn)平行四邊形機(jī)器人的公司，現(xiàn)在也開(kāi)始生產(chǎn)側(cè)置式機(jī)器人了。,2.2.2 機(jī)器人的底座和安裝,機(jī)器人的底座和機(jī)架是最簡(jiǎn)單的外圍設(shè)備，它們 的作用都是把機(jī)器人安裝在一個(gè)合適的高度上，如圖 2.2.2-1所示。圖2.2.2-2a的底座是機(jī)器人直立安裝時(shí) 采用的，而圖2.2.2-3b的機(jī)架是機(jī)器人倒掛安裝時(shí)采 用的。前面已經(jīng)介紹了平行四邊形機(jī)器人和側(cè)置機(jī)器 人的工作空間。若用離地面不同高度的平面去截取機(jī) 器人的工作空間，就會(huì)發(fā)現(xiàn)不同高度的工作空間的最 大寬度是不同的。如果被焊工件的寬度較大，就必須 把機(jī)器人安裝在一個(gè)合適的高度上，使機(jī)器人的焊鉗 或焊槍,2.3-2a 機(jī)器人的底座 2.3-2b 機(jī)架,能達(dá)到所有需要焊接的部位，同時(shí)還要照顧到操作 和維護(hù)的方便與安全。 廠商所提供的機(jī)器人最大工作范圍是以腕關(guān)節(jié) 的中心點(diǎn)畫(huà)出的，并沒(méi)有考慮焊槍的大小。因此， 用戶在分析機(jī)器人工作范圍時(shí)應(yīng)把焊槍(鉗)的尺寸 和焊接時(shí)的姿態(tài)考慮進(jìn)去?？紤]了焊槍(鉗)的尺寸 并不意味裝了焊槍(鉗)后機(jī)器人的工作范圍一定加 大，有時(shí)在某些姿態(tài)下，它甚至?xí)葯C(jī)器人廠商提 供的機(jī)器人最大工作范圍還小。,2.3 弧焊機(jī)器人系統(tǒng)焊接裝置的選擇,焊接系統(tǒng)是弧焊機(jī)器人工作站重要部分，由焊接電 源、焊槍(焊炬)和送絲機(jī)構(gòu)、氣路等部分組成，對(duì)TIG 焊或等離子弧焊則無(wú)須送絲機(jī)構(gòu)。如機(jī)器人和焊接裝 備分別采購(gòu)，若工廠又希望機(jī)器人控制柜能夠?qū)附?參數(shù)進(jìn)行編程和控制，則須解決焊接裝備和機(jī)器人控 制柜之間的接口問(wèn)題，一般還是由機(jī)器人供應(yīng)商成套 供貨為好。典型MAG（CO2）焊機(jī)器人的基本組成如 圖2.3-1所示。,2.3-1 弧焊機(jī)器人的基本組成 1一弧焊機(jī)器人2一工作臺(tái) 3一焊槍4一防撞傳感器 5一送絲機(jī)6一焊絲盤(pán) 7一氣瓶 8一焊接電源 9一三相電源 10一機(jī)器人控制柜 11一編程器,弧焊機(jī)器人系統(tǒng)焊接裝置的選擇,焊接系統(tǒng)是弧焊機(jī)器人工作站重要部分，由焊接電源、焊槍(焊炬)和送絲機(jī)構(gòu)、氣路等部分組成，對(duì)TIG焊或等離子弧焊則無(wú)須送絲機(jī)構(gòu)。如機(jī)器人和焊接裝備分別采購(gòu)，若工廠又希望機(jī)器人控制柜能夠?qū)附訁?shù)進(jìn)行編程和控制，則須解決焊接裝備和機(jī)器人控制柜之間的接口問(wèn)題，一般還是由機(jī)器人供應(yīng)商成套供貨為好。典型MAG（CO2）焊機(jī)器人的基本組成如圖。,2.3.1熔化極氣體保護(hù)焊焊接電源的種類和選擇,由于機(jī)器人焊接的燃弧率比手工焊高得多, 與機(jī) 器人配套的焊接電源必須注意暫載率，即使實(shí)際焊 接采用的焊接規(guī)范和半自動(dòng)焊相同，機(jī)器人用焊接 電源的容量也應(yīng)選用更大的。 如: 用直徑16mm焊絲、380A電流進(jìn)行半自動(dòng) 焊，可以選用暫載率60、額定電流500A的焊接電 源，若選用弧焊機(jī)器人同規(guī)范操作，其配套的焊接 電源須選用100暫載率的500A電源或暫載率60 的600A或更大容量的電源。,它們之間容量的換算公式： I100(I J600.6)1/2 其中，J6。表示負(fù)載持續(xù)率60電源的額定電流值，而I100為對(duì)應(yīng)負(fù)載持續(xù)率100的額定電流值。如采用大電流長(zhǎng)時(shí)間焊接，電源容量最好要有一定保險(xiǎn)系數(shù)，否則會(huì)使電源因升溫過(guò)高而不能正常工作。目前，可以和機(jī)器人配套的熔化極氣體保護(hù)焊的電源非常多，但機(jī)器人供應(yīng)商往往推薦與其協(xié)作的電源供應(yīng)商,企業(yè)也可根據(jù)自身使用需求,提出對(duì)配套電源類型或品牌的要求,常用于弧焊機(jī)器人的焊接電源大體上有如下幾類： (1)普通焊接電源 目前機(jī)器人配備的比較廉價(jià)的普通焊接電源是晶閘管電源，負(fù)載持續(xù)率一般為60。這種電源已普遍用在手工半自動(dòng)焊，若用于焊接機(jī)器人工作站系統(tǒng),須注意容量問(wèn)題。另外，晶閘管電源一般沒(méi)有更有效的抑制飛濺的功能，當(dāng)采用短路過(guò)渡形式的MAG(C02)氣體保護(hù)焊時(shí)，飛濺一般較大,目前已較少用該類電源配套機(jī)器人使用。,(2)具有減少短路過(guò)渡飛濺功能的逆變電源,一般該類電源采用IGBT逆變電路,焊接電源動(dòng)特性好,反應(yīng)速度快,能較好的適應(yīng)于弧焊機(jī)器人工作站系統(tǒng)的需求。其具有的減少短路過(guò)渡飛濺功能,主要用于焊接較薄的工件，并且在采用短路過(guò)渡形式的焊接規(guī)范焊接時(shí)才有實(shí)際意義。選用時(shí)要注意電源所要求的輸入電壓，因?yàn)橛行┕?yīng)商產(chǎn)品的輸入電壓與國(guó)內(nèi)不同，如日本產(chǎn)的這類電源，輸入電壓為三相200V，必須同時(shí)配備一臺(tái)大容量的380V到200V的三相降壓變壓器，該類變壓器的價(jià)格約為幾千元。,(3)顆粒過(guò)渡或射流過(guò)渡用大電流電源,這種焊接電源容量都比較大(600A以上)，負(fù)載持續(xù)率為100適用于采用混合氣體保護(hù)射流過(guò)渡焊、粗絲大電流C02氣體保護(hù)潛弧焊或雙絲焊等方法，常用來(lái)焊接重、大、厚的工件，該類電源有逆變電源也有晶閘管式電源，,(4)有特殊功能的焊接電源,有特殊功能的焊接電源種類很多，如適合鋁和鋁合金的TIG焊的方波交流電源，變極性等離子電源，雙絲焊電源，高速焊電源，帶有專家系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制(或單旋鈕)MIGPMIG焊接電源等。有的電源能自動(dòng)根據(jù)焊絲伸出長(zhǎng)度的變化相應(yīng)地調(diào)節(jié)焊接規(guī)范，使焊出的焊縫保持相同的熔寬或熔深。 機(jī)器人配套的焊接電源最好是根據(jù)工件特征、材質(zhì)和焊接工藝參數(shù)來(lái)選擇所需的功能。,2.3.2熔化極氣體保護(hù)焊送絲系統(tǒng)的選擇,2.4焊接機(jī)器人變位裝置的設(shè)計(jì)與選擇,要使焊接機(jī)器人能夠用于焊接工件，還需要有相應(yīng)的外圍設(shè)備。外圍設(shè)備大致可分為機(jī)器人的底座，工件的固定工作臺(tái)，工件的變位、翻轉(zhuǎn)、移位裝置，機(jī)器人的龍門(mén)機(jī)架、固定機(jī)架和移動(dòng)裝置等。工件的固定還需要有胎具和夾具，還可能需要配備清槍裝置，剪絲裝置和焊鉗電極的修整、更換裝置等輔助設(shè)備。大部分機(jī)器人的生產(chǎn)廠家都有自己的標(biāo)準(zhǔn)外圍設(shè)備可供選用，但如果將它們與其他公司的機(jī)器人組合有的可能會(huì)出現(xiàn)不能協(xié)調(diào)現(xiàn)象困難。 工件的變位機(jī)可使焊縫處于水平或船型位置，易于獲得質(zhì)量高、外觀好的焊接接頭。變位機(jī)在弧焊機(jī)器人工作站系統(tǒng)中占有重要的地位，種類也比較多，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇, 以下介紹幾種典型的變位與運(yùn)動(dòng)裝置產(chǎn)品:,2.4.1 焊接工作臺(tái),若被焊工件的焊縫少，或處在水平位置，或 對(duì)焊接質(zhì)量要求不很高，焊接時(shí)不需工件變位， 可以將工件固定在工作臺(tái)上。工作臺(tái)上面可以固 定一個(gè)或多個(gè)夾具，機(jī)器人在各工位間來(lái)回焊 接，雖然操作工人需要翻轉(zhuǎn)工件和裝卸工件才能 完成一個(gè)工件的焊接，但可節(jié)省一套工件變位 (翻轉(zhuǎn))機(jī)等的投資，且生產(chǎn)節(jié)拍一般也能保證。,2.4.2 旋(回)轉(zhuǎn)工作臺(tái),旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)只有一個(gè)使工件旋轉(zhuǎn)的臺(tái)面,即只有1個(gè)外部軸，沒(méi)有傾斜功能。工作臺(tái)上的轉(zhuǎn)盤(pán)是由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，可以無(wú)級(jí)變速。該工作臺(tái)多用于焊接環(huán)形焊縫，即轉(zhuǎn)盤(pán)帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn), 機(jī)器人將焊槍定位在工件上方進(jìn)行焊接。該類旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)還可以設(shè)計(jì)為一種兩工位的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，每次轉(zhuǎn)1800，把工件輪流送到焊接區(qū)和下料區(qū)。通常采用圓形工作臺(tái)面，驅(qū)動(dòng)電機(jī)可通過(guò)分度機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)臺(tái)面作分度轉(zhuǎn)動(dòng)，每次只轉(zhuǎn)動(dòng)30、45、60或90,此種工作臺(tái)可以將固定在轉(zhuǎn)盤(pán)周邊的工件依次送入、送出焊接區(qū)。如把工件固定在轉(zhuǎn)盤(pán)中心，則可將工件的不同側(cè)面分別轉(zhuǎn)向機(jī)器人以便焊接。,軸的回轉(zhuǎn)工作臺(tái),2.4.3 二軸的旋轉(zhuǎn)十傾翻變位機(jī),旋轉(zhuǎn)十傾翻變位機(jī)是在上述的旋(回)轉(zhuǎn)工作臺(tái)的基礎(chǔ)上增加一個(gè)使轉(zhuǎn)盤(pán)能傾斜的軸。該類變位機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸大多由伺服電機(jī)通過(guò)變速箱驅(qū)動(dòng)，碼盤(pán)反饋，閉環(huán)控制，可無(wú)級(jí)調(diào)速,可與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。傾斜軸有氣缸驅(qū)動(dòng)的也有電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，但氣缸只能傾斜有限的幾個(gè)選定角度，并用定位銷鎖定位置，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)的可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)定位。轉(zhuǎn)盤(pán)可由電機(jī)驅(qū)動(dòng)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)或通過(guò)分度機(jī)驅(qū)動(dòng)作分度轉(zhuǎn)動(dòng)。該類2軸變位機(jī)可以使工件焊縫處于水平或船形位置。但一般最大傾斜的角度有限，一般只能向下傾斜90-120。這種變位機(jī)多用于重心較低、較短小的工件。,二軸的旋轉(zhuǎn)+傾斜變位機(jī),L型變位機(jī),L型變位機(jī)克服了上述旋轉(zhuǎn)十傾翻變位機(jī)的不足，L型變位機(jī)的傾斜軸布置在轉(zhuǎn)盤(pán)的上方，傾斜時(shí)工件的重心以及處于傾斜軸附近的接縫的空間位置都不會(huì)有大的變動(dòng)。因此，夾具、電機(jī)、變速箱都不需加大。工件還能作360(公轉(zhuǎn))的傾斜和360(自轉(zhuǎn))的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，故又稱回轉(zhuǎn)型2軸變位機(jī)。該類變位機(jī)使得機(jī)器人(通常布置在L型變位機(jī)的前方)焊槍的可達(dá)性良好,因而L型變位機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越多，該類變位機(jī)結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了一些變種。,二軸的L型變位機(jī),L型變位機(jī)的應(yīng)用越來(lái)越多，該類變位機(jī)結(jié)構(gòu)也出現(xiàn)了一些變種。如將兩個(gè)旋轉(zhuǎn)/傾斜變位機(jī)或兩個(gè)L型變位機(jī)背靠背組合起來(lái), 并在其中間加一個(gè)公共的回轉(zhuǎn)軸，這樣形成了可5軸聯(lián)動(dòng)的變位機(jī),該結(jié)構(gòu)可使兩個(gè)變位機(jī)能正反180回轉(zhuǎn)，形成兩個(gè)工位，輪流處在焊接位置和下料位置。后圖為兩個(gè)旋轉(zhuǎn)傾斜變位機(jī)組成的5軸變位機(jī)。,雙“旋轉(zhuǎn)傾斜” (5軸)變位機(jī),U型變位機(jī),2.4.4 翻轉(zhuǎn)變位機(jī),翻轉(zhuǎn)變位機(jī)是由頭座和尾架組成，適用于長(zhǎng)工件的翻轉(zhuǎn)變位。一般由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)頭座轉(zhuǎn)盤(pán)，采用碼盤(pán)反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，可以任意調(diào)速和定位。但也可通過(guò)分度機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，翻轉(zhuǎn)幾個(gè)固定的位置。尾架的轉(zhuǎn)盤(pán)軸一般是被動(dòng)軸。通常頭座、尾架之間用一個(gè)長(zhǎng)方形框架連接起來(lái)，框架上裝有固定工件的夾具。有時(shí)也可利用長(zhǎng)工件本身來(lái)連接頭尾座，但注意裝配定位焊后工件要有足夠的剛性和強(qiáng)度來(lái)傳遞扭矩,以便能正常運(yùn)動(dòng)。,翻轉(zhuǎn)變位機(jī),與L、U型(見(jiàn)圖圖7.3-9)變位機(jī)相比，翻轉(zhuǎn)變位機(jī)可使機(jī)器人既能對(duì)工件的正面也能對(duì)工件的背面進(jìn)行焊接。若將尾架可以安在一個(gè)滑軌上，則頭、尾座的距離能隨意調(diào)節(jié)，則該變位機(jī)允許焊件的長(zhǎng)度有較大變化,若將一臺(tái)旋轉(zhuǎn)十傾斜變位機(jī)的轉(zhuǎn)盤(pán)傾斜成垂直狀態(tài)，作為頭座，再配一個(gè)尾架，如后圖所示, 這種組合的翻轉(zhuǎn)變位機(jī)更為靈活，組合起來(lái)可做翻轉(zhuǎn)機(jī)，單獨(dú)使用可做2軸變位機(jī)，只是投資稍高一些。,旋轉(zhuǎn)+傾斜變位機(jī)和尾座組合的翻轉(zhuǎn)變位機(jī),2.4.5 復(fù)合型變位機(jī),復(fù)合型變位機(jī)是上述幾種變位形式的組合有 各種各樣的組織形式。 2.4.5-1 “H型”回轉(zhuǎn)變位機(jī) 下圖是一種H型回轉(zhuǎn)變位機(jī)，它將兩個(gè)較小的翻 轉(zhuǎn)變位機(jī)組合在一個(gè)H型架的兩端，并在H型機(jī)架的 中間加一個(gè)能回轉(zhuǎn)正反1800的立軸,形成了3軸變位, 這種H型回轉(zhuǎn)變位機(jī)可適用于長(zhǎng)工件，有兩個(gè)工位， 一個(gè)在焊接，一個(gè)在下料。,2.4.5.2 “H型”翻轉(zhuǎn)變位機(jī),H型變位機(jī)的另一個(gè)變種是把回轉(zhuǎn)軸由垂直改為傾斜，使H型機(jī)架由水平變?yōu)橐活^高一頭低。低的一頭方便操作人員裝卸工件，機(jī)器人在高處進(jìn)行焊接，更為安全，而且較寬的工件在高處也能有較大的空間翻轉(zhuǎn),見(jiàn)下圖。,“H型”翻轉(zhuǎn)變位機(jī),可偏擺（5軸）“H型”回轉(zhuǎn)變位機(jī),另一種變形結(jié)構(gòu)，即在H型機(jī)架的中間增加兩個(gè)水平軸作偏擺運(yùn)動(dòng)(共5個(gè)軸)，使H型機(jī)架兩端的翻轉(zhuǎn)架能分別作上下偏擺，以便一些角焊縫能處于船形位置下焊接，如下圖所示。,可偏擺（5軸）“H型”回轉(zhuǎn)變位機(jī),可偏擺（5軸）“H型”回轉(zhuǎn)變位機(jī),這種5軸可偏擺的H型翻轉(zhuǎn)變位機(jī)也可以將H型機(jī)架安裝成傾斜的，如圖所示，使工件在高處進(jìn)行焊接時(shí)，機(jī)架可以作更大角度的偏擺。,傾斜.可偏擺（5軸）“H型”回轉(zhuǎn)變位機(jī),3軸翻轉(zhuǎn)的“H型” 變位機(jī),上述的H型回轉(zhuǎn)變位機(jī)都有一個(gè)共同的問(wèn)題，即機(jī)架回轉(zhuǎn)時(shí)要?jiǎng)澾^(guò)一個(gè)很大的面積，不僅占地面積大，且容易出人身事故。為了克服這一缺點(diǎn)，開(kāi)發(fā)了一種3軸翻轉(zhuǎn)的H型翻轉(zhuǎn)機(jī)(共)，如圖所示。這種H型翻轉(zhuǎn)機(jī)比較適合于焊接長(zhǎng)度、寬度和重量都不很大的工件。,3軸翻轉(zhuǎn)的“H型” 變位機(jī),2.4.5 搬運(yùn)機(jī)器人變位機(jī),進(jìn)入90年代以來(lái)，由于機(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展和價(jià)格的降低，已經(jīng)有將搬運(yùn)機(jī)器人作為焊接變位機(jī)來(lái)使用的趨勢(shì)。用搬運(yùn)機(jī)器人作變位機(jī)使用，具有極好的靈活性、柔性和精度，比上述任何一種變位機(jī)都要好，價(jià)格也不太高。搬運(yùn)機(jī)器人的負(fù)載能力大，可以將夾具和工件一同提起、運(yùn)送和放下，而焊接機(jī)器人可選用比較小型的以降低設(shè)備成本。用搬運(yùn)機(jī)器人作變位機(jī)容易實(shí)現(xiàn)雙機(jī)器人的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)，可以更好地焊接復(fù)雜曲線的焊縫，使焊縫處于水平（船型）位置。采用搬運(yùn)機(jī)器人變位機(jī)，若改焊另一種工件時(shí)，只需更換夾具(硬件)和機(jī)器人的程序(軟件)，工作量小，耗時(shí)少，換型快。搬運(yùn)機(jī)器人作變位機(jī)所用的夾具大多是比較簡(jiǎn)單的通用抓手，制造成本低。還可以充分發(fā)揮其搬運(yùn)能力的作用，即可以從一處取來(lái)工件給機(jī)器人焊接，焊后把工件送到另一個(gè)位置，加快工件的輸送和搬運(yùn)的速度，也可節(jié)省工件輸送設(shè)備的投資。,2.5 弧焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)與選擇,機(jī)器人或工件的運(yùn)動(dòng)裝置可使機(jī)器人有更多的自由度和更好的可達(dá)性，加大了機(jī)器人的有效工作范圍，方便了編程。以下介紹幾種典型的弧焊機(jī)器人運(yùn)動(dòng)裝置,2.5.1滑軌,如圖, 滑軌是一種由電機(jī)驅(qū)動(dòng)的滑座在軌道上直線移動(dòng)的機(jī)械裝置，用碼盤(pán)反饋的閉環(huán)控制方法可使滑座能在軌道的任意位置精確定位。滑軌也可以用氣缸驅(qū)動(dòng)，但移動(dòng)的距離比較短，只能有級(jí)定位在少數(shù)幾個(gè)位置上，精度也較差?；壎嘤糜跈C(jī)器人的移位，特別是工件較長(zhǎng)或較寬，機(jī)器人的工作范圍達(dá)不到的情況，滑軌是一種很好的解決方案。對(duì)較寬的工件，可以將兩個(gè)滑軌相交組成十字交叉的形狀，以擴(kuò)大機(jī)器人在XY兩個(gè)方向的工作空間?；売袝r(shí)也用來(lái)移動(dòng)工件，但這種應(yīng)用情況比較少。,2.5-1 機(jī)器人滑軌,2.5.2 龍門(mén)機(jī)架,龍門(mén)機(jī)架是用來(lái)把機(jī)器人倒掛安裝在其機(jī)架上的，并增加機(jī)器人在x軸(左右)、y軸(前后)、z軸(上下)方向的移動(dòng)裕度。圖7.3-16a、b分別為具有1個(gè)軸和3個(gè)軸的龍門(mén)機(jī)架。實(shí)際應(yīng)用時(shí)應(yīng)根據(jù)需要選擇1個(gè)、2個(gè)或3個(gè)軸的龍門(mén)機(jī)架。龍門(mén)機(jī)架上3個(gè)軸都是由電機(jī)通過(guò)減速機(jī)和齒輪齒條驅(qū)動(dòng)的，龍門(mén)機(jī)架具有和機(jī)器人基本一致的重復(fù)定位精度(0.10.2mm)。龍門(mén)機(jī)架的軸可以由它自己的控制柜單獨(dú)控制，也可以由機(jī)器人的控制柜統(tǒng)一控制實(shí)現(xiàn)與機(jī)器人的協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。近來(lái)在國(guó)外的造船廠安裝的大型焊接機(jī)器人工作站，其龍門(mén)機(jī)架還能沿軌道移動(dòng)并精確定位(共4個(gè)軸)以擴(kuò)大焊接機(jī)器人的工作范圍，用于焊接船體的平面分段部件的縱橫桁板。,2.5-2龍門(mén)機(jī)架,1軸龍門(mén)機(jī)架 b 3軸龍門(mén)機(jī)架,2.6 弧焊機(jī)器人工作站其他輔助裝置,2.6.1 焊槍噴嘴的清理裝置 一般CO2（MAG）焊有教大的飛濺，飛濺將逐 部粘在焊槍的噴嘴和導(dǎo)電嘴上，即影響氣體保護(hù)效 果，也影響送絲的穩(wěn)定性。因此，可根據(jù)飛濺的大 小情況，每焊若干個(gè)工件后就得對(duì)噴嘴和導(dǎo)電嘴進(jìn) 行一次清理?；『笝C(jī)器人系統(tǒng)最好都要配備自動(dòng)噴 嘴清