焊接机器人

基础知识

焊接机器人是集机械、计算机、电子、传感器、人工智能等多方面知识技术于一体的现代化、自动化设备。焊接机器人主要由机器人和焊接设备两大部分构成。机器人由机器人本体和控制系统组成。焊接设备以点焊为例，则由焊接电源、专用焊枪、传感器、修磨器等部分组成。此外，还有相应的系统保护装置。

焊接机器人的主要优点：

1.易于实现焊接产品质量的稳定和提高，保证其均一性；

2.提高生产率，一天可24 h连续生产；

3.改善工人劳动条件，可在有害环境下长期工作：

4.降低对工人操作技术难度的要求；

5.缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；

6.可实现小批量产品焊接自动化；

7.为焊接柔性生产线提供技术基础。

任务实施

现在广泛应用的焊接机器人都属于第一代工业机器人，它的基本工作原理是示教再现。示教也称导引，即由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数、工艺参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。完成示教后，只需给机器人一个启动命令，机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作。这就是示教与再现。

一台通用的工业机器人，按其功能划分，一般由 3 个相互关连的部分组成：机械手总成、控制器、示教系统，如图10-19所示。

图10-19  工业机器人的基本结构

机械手总成是机器人的执行机构，它由驱动器、传动机构、机器人臂、关节、末端操作器以及内部传感器等组成。它的任务是精确地保证末端操作器所要求的位置、姿态和实现其运动。

控制器是机器人的神经中枢。它由计算机硬件、软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学、动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断、自保护功能软件等，它处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。

示教系统是机器人与人的交互接口，在示教过程中它将控制机器人的全部动作，并将其全部信息送入控制器的存储器中，它实质上是一个专用的智能终端。

拓展提高

工业机器人的基本构成如图10-20、图10-21所示。图10-20为一台电动机驱动的工业机器人，图10-21为一台液压驱动的工业机器人，焊接机器人基本上都属于这两类工业机器人。弧焊机器人大多采用电动机驱动机器人，因为焊枪质量一般都在10 kg以内。点焊机器人由于焊钳质量都超过35 kg，也有采用液压驱动方式的，因为液压驱动机器人抓重能力大，但大多数点焊机器人仍是采用大功率伺服电动机驱动，因它成本较低，系统紧凑。工业机器人是由机械手、控制器、驱动器和示教盒4个基本部分构成。对于电动机驱动机器人，控制器和驱动器一般装在一个控制箱内，而液压驱动机器人，液压驱动源单独成一个部件。

图10-20  电动机驱动工业机器人

图10-21  液压机驱动工业机器人