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焊接機器人應用現狀（外文文獻）

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更新時間：2017-05-25
發布人：黃川218

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焊接機器人應用現狀（外文文獻）摘要：工業機器人的結構形式很多，常用的有直角坐標式、柱面坐標式、球面坐標式、多關節坐標式、伸縮式、爬行式等等，根據不同的用途還在不斷發展之中。焊接機器人根據不同的應用場合可采取不同的結構形式，但目前用得最多的是模仿人的手臂功能的多關節式的機器人，這是因為多關節式機器人的手臂靈活性最大，可以使焊槍的空間位置和姿態調至任意狀態，以滿足焊接需要。理論上講，機器人的關節愈多，自由度也愈多，關節冗余度愈大，靈活性愈好；但同時也給機器人逆運動學的坐標變換和各關節位置的控制帶來復雜性。因為焊接過程中往往需要把以空間直角坐標表示的工件上的焊縫位置轉換為焊槍端部的空間位置和姿態，再通過機器人逆運動學計算轉換為對機器人每個關節角度位置的控制，而這一變換過程的解往往不是唯一的，冗余度愈大，解愈多。如何選取最合適的解對機器人焊接過程中運動的平穩性很重要。不同的機器人控制系統對這一問題的處理方式不盡相同。
關鍵詞：工業機器人，結構，焊接

據不完全統計，全世界在役的工業機器人中大約有將近一半的工業機器人用于各種形式的焊接加工領域，焊接機器人應用中最普遍的主要有兩種方式，即點焊和電弧焊。我們所說的焊接機器人其實就是在焊接生產領域代替焊工從事焊接任務的工業機器人。這些焊接機器人中有的是為某種焊接方式專門設計的，而大多數的焊接機器人其實就是通用的工業機器人裝上某種焊接工具而構成的。在多任務環境中，一臺機器人甚至可以完成包括焊接在內的抓物、搬運、安裝、焊接、卸料等多種任務，機器人可以根據程序要求和任務性質，自動更換機器人手腕上的工具，完成相應的任務。因此，從某種意義上來說，工業機器人的發展歷史就是焊接機器人的發展歷史。
  眾所周知，焊接加工要求焊工要有熟練的操作技能、豐富的實踐經驗、穩定的焊接水平；它還是一種勞動條件差、煙塵多、熱輻射大、危險性高的工作。工業機器人的出現使人們自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，減輕焊工的勞動強度，同時也可以保證焊接質量和提高焊接效率。
  然而，焊接又與其它工業加工過程不一樣，比如，電弧焊過程中，被焊工件由于局部加熱熔化和冷卻產生變形，焊縫的軌跡會因此而發生變化。手工焊時有經驗的焊工可以根據眼睛所觀察到的實際焊縫位置適時地調整焊槍的位置、姿態和行走的速度，以適應焊縫軌跡的變化。然而機器人要適應這種變化，必須首先像人一樣要“看”到這種變化，然后采取相應的措施調整焊槍的位置和狀態，實現對焊縫的實時跟蹤。由于電弧焊接過程中有強烈弧光、電弧噪音、煙塵、熔滴過渡不穩定引起的焊絲短路、大電流強磁場等復雜的環境因素的存在，機器人要檢測和識別焊縫所需要的信號特征的提取并不像工業制造中其它加工過程的檢測那么容易，因此，焊接機器人的應用并不是一開始就用于電弧焊過程的。
  實際上，工業機器人在焊接領域的應用最早是從汽車裝配生產線上的電阻點焊開始的。原因在于電阻點焊的過程相對比較簡單，控制方便，且不需要焊縫軌跡跟蹤，對機器人的精度和重復精度的控制要求比較低。點焊機器人在汽車裝配生產線上的大量應用大大提高了汽車裝配焊接的生產率和焊接質量，同時又具有柔性焊接的特點，即只要改變程序，就可在同一條生產線上對不同的車型進行裝配焊接。 ...

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