焊接機(jī)器人的控制原理及應(yīng)用

1、焊接機(jī)器人的控制原理及應(yīng)用焊接機(jī)器人的控制原理及應(yīng)用焊接機(jī)器人是一種高度自動(dòng)化的焊接設(shè)備，是焊接自動(dòng)化的革命性進(jìn)步，焊接機(jī)器人是一種高度自動(dòng)化的焊接設(shè)備，是焊接自動(dòng)化的革命性進(jìn)步，它突破了焊接剛性自動(dòng)化傳統(tǒng)方式，開拓了一種柔性自動(dòng)化新方式。在大三上它突破了焊接剛性自動(dòng)化傳統(tǒng)方式，開拓了一種柔性自動(dòng)化新方式。在大三上學(xué)期的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)過程中，已經(jīng)在長力機(jī)械廠有所接觸。焊接機(jī)器人采用機(jī)器人學(xué)期的認(rèn)識(shí)實(shí)習(xí)過程中，已經(jīng)在長力機(jī)械廠有所接觸。焊接機(jī)器

2、人采用機(jī)器人代替手工焊接作業(yè)是焊接制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，是提高焊接質(zhì)量、降低成本、改代替手工焊接作業(yè)是焊接制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，是提高焊接質(zhì)量、降低成本、改善工作環(huán)境的重要手段。機(jī)器人焊接作為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志己被國善工作環(huán)境的重要手段。機(jī)器人焊接作為現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的重要標(biāo)志己被國內(nèi)許多工廠所接受，并且越來越多的企業(yè)首選焊接機(jī)器人作為技術(shù)改造的方案。內(nèi)許多工廠所接受，并且越來越多的企業(yè)首選焊接機(jī)器人作為技術(shù)改造的方案。一、我國焊接機(jī)器

3、人技術(shù)的發(fā)展歷史一、我國焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展歷史焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展我國開發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國和日本，起于焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展我國開發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國和日本，起于2020世紀(jì)世紀(jì)7070年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。到年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。到8080年代中期，全國沒有年代中期，全國沒有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問世。而在國外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問世。而在國外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常

4、成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)的國內(nèi)外形勢(shì)，國家在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)的國內(nèi)外形勢(shì)，國家“七五七五”攻關(guān)計(jì)攻關(guān)計(jì)劃將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了計(jì)劃，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用劃將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了計(jì)劃，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶緊密結(jié)合起來，使中國機(jī)器作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶緊密結(jié)合起來，使中國機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了

5、實(shí)用化的方向。人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方向。與此同時(shí)于與此同時(shí)于19861986年將發(fā)展機(jī)器人列入國家年將發(fā)展機(jī)器人列入國家“863““863“高科技計(jì)劃。在國家高科技計(jì)劃。在國家“863““863“計(jì)劃實(shí)施五周年之際，鄧小平同志提出了計(jì)劃實(shí)施五周年之際，鄧小平同志提出了“發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化“的目標(biāo)。的目標(biāo)。在國內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展的推動(dòng)下，以及對(duì)機(jī)器人技術(shù)研究的技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，在國內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展的推動(dòng)下，以及對(duì)機(jī)器人

6、技術(shù)研究的技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，863863主題專家組及時(shí)對(duì)主攻方向進(jìn)行了調(diào)整和延伸，將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為主題專家組及時(shí)對(duì)主攻方向進(jìn)行了調(diào)整和延伸，將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為研究開發(fā)重點(diǎn)之一，提出了以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，以后研究開發(fā)重點(diǎn)之一，提出了以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，以后又列入國家又列入國家“八五八五“和“九五九五“中。經(jīng)過十幾年的持續(xù)努力，在國家的組織和支持中。經(jīng)過十幾年的持續(xù)努力，在國家的組織

7、和支持下，我國焊接機(jī)器人的研究在基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了下，我國焊接機(jī)器人的研究在基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了重大進(jìn)展，并已進(jìn)入使用化階段，形成了點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)嵵卮筮M(jìn)展，并已進(jìn)入使用化階段，形成了點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)。現(xiàn)小批量生產(chǎn)。二、焊接機(jī)器人的組成二、焊接機(jī)器人的組成常規(guī)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)由以下常規(guī)的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)由以下5部分組成。部分組成。1、機(jī)器人本體，一般

8、是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人本體，一般是伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的6軸關(guān)節(jié)式操作機(jī)，它由驅(qū)動(dòng)器、傳軸關(guān)節(jié)式操作機(jī)，它由驅(qū)動(dòng)器、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械手臂、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器等組成。它的任務(wù)是精確地保證機(jī)械動(dòng)機(jī)構(gòu)、機(jī)械手臂、關(guān)節(jié)以及內(nèi)部傳感器等組成。它的任務(wù)是精確地保證機(jī)械手末端（悍槍）所要求的位置、姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡。手末端（悍槍）所要求的位置、姿態(tài)和運(yùn)動(dòng)軌跡。2、機(jī)器人控制柜，它是機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中樞，包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些機(jī)器人控制柜，它是機(jī)器人系統(tǒng)的神經(jīng)中

9、樞，包括計(jì)算機(jī)硬件、軟件和一些專用電路，負(fù)責(zé)處理機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。專用電路，負(fù)責(zé)處理機(jī)器人工作過程中的全部信息和控制其全部動(dòng)作。3、焊接電源系統(tǒng)，包括焊接電源、專用焊槍等。焊接電源系統(tǒng)，包括焊接電源、專用焊槍等。4、焊接傳感器及系統(tǒng)安全保護(hù)設(shè)施。焊接傳感器及系統(tǒng)安全保護(hù)設(shè)施。5、焊接工裝夾具。焊接工裝夾具。三、焊接機(jī)器人工作站的工作原理三、焊接機(jī)器人工作站的工作原理1.1.機(jī)器人與焊接設(shè)備共同發(fā)展機(jī)器人與焊接設(shè)

10、備共同發(fā)展焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)、焊接技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)的融合，焊焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)、焊接技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)的融合，焊接機(jī)器人能否在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)越性，取決于這幾方面技術(shù)的接機(jī)器人能否在實(shí)際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)越性，取決于這幾方面技術(shù)的共同提高，而系統(tǒng)工程技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)和焊接技術(shù)的粘合劑。以安川電機(jī)的共同提高，而系統(tǒng)工程技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)和焊接技術(shù)的粘合劑。以安川電機(jī)的MOTOMANMOTOMAN機(jī)

11、器人為例，過去幾代機(jī)器人的發(fā)展都是圍繞焊接設(shè)備完成多項(xiàng)焊接機(jī)器人為例，過去幾代機(jī)器人的發(fā)展都是圍繞焊接設(shè)備完成多項(xiàng)焊接專用功能的開發(fā)，如焊接參數(shù)的漸變調(diào)節(jié)功能、專用功能的開發(fā)，如焊接參數(shù)的漸變調(diào)節(jié)功能、TIGTIG焊接時(shí)利用擺焊同步技術(shù)焊接時(shí)利用擺焊同步技術(shù)進(jìn)行的斷續(xù)填絲焊接功能、弧焊?jìng)鞲衅鳎娀「櫍┕δ芗昂附訉?shí)時(shí)監(jiān)控功能進(jìn)行的斷續(xù)填絲焊接功能、弧焊?jìng)鞲衅鳎娀「櫍┕δ芗昂附訉?shí)時(shí)監(jiān)控功能等，都是焊接工藝的需求促使下的開發(fā)。等，都是焊

12、接工藝的需求促使下的開發(fā)。同樣地，焊接設(shè)備制造商為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化焊接，在焊接電源的設(shè)計(jì)同樣地，焊接設(shè)備制造商為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)化焊接，在焊接電源的設(shè)計(jì)上也做了許多改進(jìn)，如、機(jī)器人可檢出焊縫位置使用的高電壓，焊接電源做到上也做了許多改進(jìn)，如、機(jī)器人可檢出焊縫位置使用的高電壓，焊接電源做到了內(nèi)置；與機(jī)器人的通信接口方面，現(xiàn)在許多焊機(jī)制造商都采用了方便快捷的了內(nèi)置；與機(jī)器人的通信接口方面，現(xiàn)在許多焊機(jī)制造商都采用了方便快捷的通信接口。通信

13、接口。2.2.焊接機(jī)器人提高精度焊接機(jī)器人提高精度企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人意味著追求高效率、高焊接質(zhì)量，因此各機(jī)器人企業(yè)在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人意味著追求高效率、高焊接質(zhì)量，因此各機(jī)器人廠家都在焊接速度上尋求突破，而機(jī)器人在軌跡控制上的高精度是高速焊接的廠家都在焊接速度上尋求突破，而機(jī)器人在軌跡控制上的高精度是高速焊接的可靠保證。可靠保證。MOTOMANMOTOMAN機(jī)器人在新一代控制器機(jī)器人在新一代控制器NX100NX100中，應(yīng)用中，應(yīng)用A

14、RMARM（AdvancedAdvancedRobotRobotMotionMotion）控制技術(shù)將各軸的慣性矩、重力矩、機(jī)器人安裝位置等因素納入運(yùn)動(dòng)）控制技術(shù)將各軸的慣性矩、重力矩、機(jī)器人安裝位置等因素納入運(yùn)動(dòng)控制計(jì)算，大大提高了運(yùn)動(dòng)軌跡的精度。如，在焊接工作站中，我們會(huì)遇到各控制計(jì)算，大大提高了運(yùn)動(dòng)軌跡的精度。如，在焊接工作站中，我們會(huì)遇到各種機(jī)器人安裝形式（如圖種機(jī)器人安裝形式（如圖1a1a），在每種安裝方式中，機(jī)器人各軸所受的重

15、力矩，在每種安裝方式中，機(jī)器人各軸所受的重力矩各不相同，我們只要在各不相同，我們只要在ARMARM控制中正確地設(shè)置機(jī)器人對(duì)地面的角度，就會(huì)克服控制中正確地設(shè)置機(jī)器人對(duì)地面的角度，就會(huì)克服各種安裝方式對(duì)軌跡精度造成的不利影響。各種安裝方式對(duì)軌跡精度造成的不利影響。3.3.雙機(jī)協(xié)調(diào)焊接功能雙機(jī)協(xié)調(diào)焊接功能有時(shí)我們會(huì)遇到長形工件，焊縫分布在工件的兩端，若采用有時(shí)我們會(huì)遇到長形工件，焊縫分布在工件的兩端，若采用1臺(tái)機(jī)器人進(jìn)臺(tái)機(jī)器人進(jìn)行焊接，會(huì)出

16、現(xiàn)因兩端不同時(shí)焊接而造成焊接變形不一致，從而使工件在長度行焊接，會(huì)出現(xiàn)因兩端不同時(shí)焊接而造成焊接變形不一致，從而使工件在長度方向上扭轉(zhuǎn)變形，焊接后的工件難以符合尺寸要求。針對(duì)這種類型的工件，我方向上扭轉(zhuǎn)變形，焊接后的工件難以符合尺寸要求。針對(duì)這種類型的工件，我們常采用們常采用2臺(tái)機(jī)器人同時(shí)協(xié)調(diào)焊接的方式，這就促生了兩臺(tái)機(jī)器人雙機(jī)協(xié)調(diào)焊臺(tái)機(jī)器人同時(shí)協(xié)調(diào)焊接的方式，這就促生了兩臺(tái)機(jī)器人雙機(jī)協(xié)調(diào)焊接技術(shù)。在汽車后橋和消聲器的焊接中，經(jīng)常會(huì)使用

17、到該項(xiàng)技術(shù)。接技術(shù)。在汽車后橋和消聲器的焊接中，經(jīng)常會(huì)使用到該項(xiàng)技術(shù)。此外，焊接機(jī)器人的實(shí)用功能還有很多，并已經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，為提高焊此外，焊接機(jī)器人的實(shí)用功能還有很多，并已經(jīng)過實(shí)踐的檢驗(yàn)，為提高焊接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量帶來了明顯的效果。同時(shí)，每個(gè)機(jī)器人廠家對(duì)各種功能接生產(chǎn)效率和焊接質(zhì)量帶來了明顯的效果。同時(shí)，每個(gè)機(jī)器人廠家對(duì)各種功能的開發(fā)也各有特點(diǎn)，可以說，在這個(gè)舞臺(tái)上，各種各樣的先進(jìn)技術(shù)始終在不斷的開發(fā)也各有特點(diǎn)，可以說，在這個(gè)舞臺(tái)上

18、，各種各樣的先進(jìn)技術(shù)始終在不斷涌現(xiàn)，異彩紛呈。涌現(xiàn)，異彩紛呈。七、焊接機(jī)器人的發(fā)展展望七、焊接機(jī)器人的發(fā)展展望在新的歷史時(shí)期，面對(duì)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，只有一方面緊跟世界科技發(fā)展的在新的歷史時(shí)期，面對(duì)新的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，只有一方面緊跟世界科技發(fā)展的潮流，研究與開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的焊機(jī)機(jī)器人設(shè)備；另一方面，仍然通過潮流，研究與開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的焊機(jī)機(jī)器人設(shè)備；另一方面，仍然通過引進(jìn)和消化，吸收一些現(xiàn)有的先進(jìn)技術(shù)，踩在別人的肩膀上，盡快縮短和別