弧焊机器人与数控变位机协同作业规划
焊接机器人工作站方案
3.劳动强度：焊接机器人工作站降低劳动强度，改善作业环境。
4.经济效益：焊接机器人工作站的投入使用，有助于降低生产成本，提高企业竞争力。
本方案旨在为企业提供一套合法合规、高效可靠的焊接机器人工作站解决方案。在实施过程中，需根据企业实际情况进行适当调整与优化，以确保方案的实施效果。
-焊接：焊ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ机器人按照预设程序进行焊接。
-下料：焊接完成后，人工取下工件。
四、方案实施
1.操作人员培训：对操作人员进行焊接机器人技术培训，使其熟练掌握设备操作、编程及维护。
2.设备安装调试：按照设计方案，完成焊接机器人、焊接设备、工装夹具等设备的安装与调试。
3.焊接工艺试验：通过调整焊接参数，优化焊接工艺，确保焊接质量。
4.生产运行：按照焊接工艺要求，组织生产运行。
五、质量保证与售后服务
1.提供详细的设备操作、维护说明书。
2.设备质保期内，提供免费维修、保养服务。
3.设备质保期外，提供有偿维修、保养服务。
4.建立客户档案，定期回访，了解设备运行情况。
六、效益分析
1.生产效率：焊接机器人工作站可替代多名熟练焊工，显著提高生产效率。
2.提高焊接质量，减少焊接缺陷。
3.降低劳动强度，改善作业环境。
4.实现焊接过程的自动化、智能化。
三、方案设计
1.机器人选型
根据焊接工件的特点及生产需求，选用六轴关节式焊接机器人。该机器人具有以下优点：
（1）灵活性好，适用于各种焊接工艺。
（2）精度高，重复定位精度±0.1mm。
（3）负载能力强，可满足不同焊接工件的搬运需求。
5.作业流程
（1）工件上料：人工将工件放置在工装夹具上。
小度写范文双机器人空间双缝协同焊接工作站的设计模板
双机器人空间双缝协同焊接工作站的设计0引言薄壁零件在焊接过程中会产生较大的内应力，导致较大的变形，当同一零件上具有多道空间焊缝时，该零件的由焊接所产生的变形就非常复杂，不利于分析和控制[1]。
在使用常用的减少内应力的方法没有达到满意的效果后，本项目组通过综合分析空间对接焊缝零件焊缝之间热输入量及变形的相互影响，并通过工艺试验论证确定了采用双机器人对该零件进行双缝同步焊接，协同变位机带动焊接零件变位，使焊接位置始终处于最优的状态，以达到保证焊缝成型质量及有效控制焊接变形的目的[2]。
1焊接工艺及流程分析本方案需将焊缝分为四段焊接。
首先，工件装夹固定完毕后，机械手从长直焊缝一端起弧，根据工艺需要，设定合适的焊接电流、焊接速度、送丝速度等焊接参数，焊至接近拐角附近位置，如图1（a）所示。
图1焊接工艺流程图然后，从拐角附近位置变位机开始旋转，机器人焊枪轨迹点跟随变位机位置变化协调运动，使焊枪始终保持最佳焊接姿态，并选取适当的焊接参数，直到焊过拐角，如图2（b）所示。
接下来，焊过拐角，此时短直焊缝水平向上，变位机停止旋转，机械手夹持焊枪做直线运动，并保持最佳焊枪姿态，完成直线段焊接如图2（c）所示最后到另一尖角位置，变位机开始旋转，机器人焊枪轨迹点跟随变位机位置协调运动，使焊枪始终保持最佳焊接姿态，并且保持合适的焊接参数。
直到焊接完成，如图2（d）所示。
本系统采用人工上料的方式完成工件的装夹与点定，当工人完成装夹后，按启动焊接按钮，系统控制器判断每个气缸是否夹持到位，如果夹持不到位，将给予提示。
启动焊接后，机器人按人工示教编程后保存的程序进行焊接，机器人先对直焊缝进行满焊，到直角过度段的时候，机器人控制柜控制协同变位机调整角度，对拐角处的焊缝进行焊接，过完拐角继续焊接另一个平面的直焊缝，最后完成焊接，时效处理后人工下件。
流程图如图2所示。
图2焊接工艺流程图2系统组成与布局自动焊接工作站包括机器人分系统、焊接分系统、工装夹具分系统、安全防护分系统和监控分系统。
焊接机器人工作计划范文
焊接机器人工作计划范文一、引言随着制造业的发展，焊接机器人已经成为了许多制造企业的重要设备。
焊接机器人具有高效、精准、稳定的特点，可以替代传统的手工焊接，提高生产效率，减少生产成本，同时还可以减少对工人的劳动强度，改善工作环境。
本文将针对焊接机器人的工作计划展开讨论，从机器人的准备工作、操作计划、安全保障、维护工作等多个方面进行详细分析，旨在为企业合理利用焊接机器人提供有益的参考和指导。
二、工作准备1. 选型与采购在选型与采购焊接机器人时，首先要确定焊接的需求，包括焊接材料、焊接方式、焊接频率等。
然后根据需求选购适合的焊接机器人，考虑机器人的载荷能力、工作精度、控制系统等因素，选择性价比较高的品牌和型号。
2. 安装与调试焊接机器人的安装与调试是决定机器人正常工作的重要环节，必须由专业人员进行操作。
安装时要选择合适的位置和基础，确保机器人的稳固性。
调试时要根据焊接要求进行参数设置、程序编写，确保机器人能够正确、稳定地完成焊接任务。
3. 培训与人员配备焊接机器人的操作需要专业的技能和知识，因此需要对操作人员进行专业的培训。
培训内容包括安全操作、机器人控制、故障处理等多个方面，确保操作人员能够熟练掌握机器人的操作技能。
三、操作计划1. 工作流程（1）接收生产任务：接收所需焊接产品的生产任务单，了解所需焊接产品的规格、数量和要求。
（2）准备工作：将焊接产品送入焊接工作区域，确认焊接产品的定位和安全。
（3）参数设置：在机器人控制系统中设置焊接参数，包括电流、电压、速度、焊接时间等参数。
（4）程序编写：根据焊接产品的要求编写焊接程序，包括焊接路径、速度、延时等。
（5）机器人操作：操作人员按照焊接程序启动机器人，监控焊接过程，确保焊接质量。
2. 现场管理（1）安全管理：加强现场安全管理，设置安全警示标志，确保操作人员和周围人员的安全。
（2）质量控制：定期进行焊接质量检查，保证焊接产品的质量达标。
（3）设备维护：定期进行设备维护保养，检查电路、传感器、焊枪等部件的运行状态，确保设备的正常运行。
点焊、弧焊机器人协同作业在汽车生产中的应用
１１１奇瑞ＱＨ ６ 点焊机器人 系统组成 ．． １５
Ｑ ６ 机器人系统包括机器人本体如 图１ Ｈ１ ５ 所 示 ，机器人 运动 控制 系统 、示教 系统 、水气 检测 模块 ，焊接控 制 系统 及焊钳 系统 。
１１２ 奇瑞ＱＨ 弧焊机器人系统组成 ．． ６ Ｑ 弧焊 机器 人 系统 包括机 器 人本 体 如图２ Ｈ６ 所 示 ，机器 人运 动控制 系统 、示 教 系统 、 自动送 丝 系统 及焊接 电源 系统 。
图 １Ｑ ６ 点焊 机 器 人本 体 Ｈ１５
１ 系统构成及机器人技术指标
１１ 系统构成 ．
整 个 系统 由ＱＨ１ ５ 焊机 器人 ，ＱＨ６ 焊 机 ６点 弧 器人 和 外 部设 备 组 成 。其 中ＱＨ１ ５ 斤 点焊 机 器 ６公
人 和ＱＨ 公斤弧 焊机 器人 都 由奇瑞 汽车公 司 自主 ６ 研 发 ，外 部设备 由奇瑞 装备公 司设计 。
元 ， 由Ｐ ＬＣ来 控 制 机 器 人 、 夹 具 和 导 轨 之 间 的
重 复定位 精 度 ±０ ２ ｍｍ ．５
Ｊ １轴
ｌ ０ ｓｃ Ｊ ０ 。／ ｅ １轴
相互动作 。
Ｊ ２轴
９ 。／ ｅ ０ ｓｃ
Ｊ ２轴
ｌ０ ｓ ５ 。／
人 工 上 完 件 后 ，按 下 “ 轨 前 进 ”按钮 ，导 导 轨 运动 到位 后 ，夹具将 导 轨锁 紧 ，这 时夹 具给Ｐ Ｃ Ｌ
中图分类号 ：Ｔ ２ ９ Ｐ ４ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号：１０ － １４ ２ １） （ ） ０ —０ ９ ０ （ ０ ９上 一 １ ４ ３ ０ ３ １ ５
Ｄ ｉ１ ．８ ５Ｊ １ ｎ １ ０ － １４ ２ １ ．（１ ．８ ｏ ： ８６ｌ ． ｓ ． ｏ９ ０ ３ ．０ １ ９ － ４ ０ ／ ｓ ）
自主研制弧焊机器人控制系统及焊接轨迹规划
2023-11-07CATALOGUE目录•引言•弧焊机器人控制系统•焊接轨迹规划算法•实验与分析•结论与展望•参考文献01引言工业机器人已成为实现自动化焊接的关键设备，提高焊接质量和效率的重要手段。
弧焊机器人在汽车、船舶、航空航天等领域应用广泛，研究其控制系统及焊接轨迹规划具有重要意义。
研究背景与意义国内外对弧焊机器人的研究取得了很多成果，包括控制算法、轨迹规划、焊接工艺等方面的研究。
目前，国外已形成以瑞士ABB、德国KUKA、日本FANUC等公司为代表的弧焊机器人技术垄断，国内对弧焊机器人的研究尚处于发展阶段。
研究现状与发展趋势研究内容本研究旨在自主研制弧焊机器人控制系统，实现高精度、高速度、高稳定性的焊接轨迹规划及控制。
具体研究内容包括控制算法设计、轨迹规划方法、焊接工艺试验等。
研究方法采用理论分析和实验验证相结合的方法，首先对弧焊机器人本体及控制系统进行详细分析，然后设计控制算法和轨迹规划方法，最后进行焊接工艺试验验证其有效性。
研究内容与方法02弧焊机器人控制系统控制系统总体架构分布式控制结构控制器与执行器之间采用分布式网络连接，实现模块化控制。
集成化软件平台基于图形化编程语言，开发具有用户友好的控制软件。
基于PC的开放式控制系统采用工业PC作为主控制器，利用Windows操作系统进行实时控制。
1控制器硬件设计23采用高速数字信号处理器（DSP）进行实时运动控制。
基于DSP的数字信号处理将控制算法嵌入到嵌入式系统中，实现高效运算和控制。
嵌入式控制器设计多功能输入/输出模块，实现与外部设备的通信。
输入/输出模块选用具有高可靠性的实时操作系统（RTOS），确保实时性控制。
实时操作系统运动控制算法人机界面设计开发基于矢量控制的运动控制算法，实现精确运动控制。
开发友好型的人机界面，方便用户操作和维护。
03控制器软件设计0201机器人感知与运动学分析传感器融合技术将多种传感器信息融合，实现精准的环境感知。
启玄科技小牛焊接机器人增加变位机方案
启玄科技小牛焊接机器人增加变位机方案随着自动化技术的发展，焊接机器人已经逐渐成为现代制造业中重要的组成部分。
智能焊接机器人除了可以提高生产效率和生产质量，还可以减少劳动强度，提高工作环境的安全性。
而焊接机器人的变位机方案更是让它的适用范围得到了进一步的扩展。
首先，什么是焊接机器人的变位机方案？焊接机器人的变位机方案是指在现有焊接机器人的基础上，加入自动变位机构，使焊接机器人具有更多的灵活性和适应性。
即使在不改变机器人原有程序的情况下，焊接机器人也能自动完成不同的工件焊接工艺。
那么，为什么要对小牛焊接机器人增加变位机方案呢？首先，小牛焊接机器人是一种具有高可靠性、高精度和高效率的机器人。
但是，在焊接不同类型的工件时，小牛焊接机器人需要进行重新编程和调整，这会浪费大量时间和资源。
而通过增加变位机方案，小牛焊接机器人就能够自动调整工作位置和焊接路径，实现快速转动和改变位置，节约了大量的工作时间和经费。
其次，焊接机器人的变位机方案增加了其灵活性和适应性，可以适用于更多不同类型的焊接任务。
在不改变原有焊接程序的情况下，焊接机器人能够快速适应新的工件结构和不同的焊接工艺，提高了生产的灵活性和自适应能力。
另外，焊接机器人的变位机方案还可以提高生产线的整体效益。
通过运用先进的自动变位机构，焊接机器人可以实现自动化改变工位，快速切换任务，达到快速换线的效果。
这就能够减少生产线停机时间，提高生产效率，降低企业的生产成本，增加利润空间。
那么，该如何实现小牛焊接机器人的变位机方案？小牛焊接机器人的变位机方案主要是通过增加自动变位机构来实现的。
自动变位机构包括变位机和变位台两部分，变位机安装在小牛焊接机器人上，变位台则安装在生产线上。
当焊接工件需要改变位置时，变位台会自动切换焊接工作台的位置，使焊接机器人能够顺利完成下一道焊接工序。
这样，焊接机器人就能够在不改变原有焊接程序的情况下完成不同工件的焊接任务，提高生产线的整体效益。
弧焊机器人焊枪姿态的自动规划
图１角焊缝示意图 Ｆｉｇ．１ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｎｅｒ ｗｅｌｄｉｎｇ １ｉｎｅ
图２平焊缝不恿图
Ｆｉｇ．２ Ｓｋｅｔｃｈ ｏｆ ｔｈｅ ｆａｃｅ ｗｅｌｄｉｎｇ
得到焊缝的几何与工艺信息后，首先对几何信 息进行离散化处理，形成一系列的离散焊点并在内 存中保存．焊缝的离散化处理有两种方法，即等步长 法和等偏差法．所谓等步长法就是按定长分割焊缝； 而等偏差法的特点则是要求每一步长的确定必须保 证偏差相等．通常，等步长法可以用于直线焊缝或曲 率变化不大的焊缝，对于复杂形状焊缝用等步长法 产生的误差较大，应该采用等偏差法．焊缝经离散化 处理后保存在焊缝类（ＣＨＦｅｎｇ）中．焊缝类
维问题来处理，并方便地得到了满足焊接工艺要求、焊枪与工件无碰撞干涉的可行区域，最后结合
焊接工艺专家系统就可以最终确定焊枪在每一焊接位置的空间姿态．
关键词：弧焊机器人；焊枪姿态；自动规划
中图分类号：ＴＧ ４０９；ＴＰ ２４２．２；ＴＰ ３９１．７
文献标识码：Ａ
Ａｕｔｏｍａｔｉｃ ＰＩａｎｎｉｎｇ Ｏｆ ＷｅＩｄｉｎｇ ＴＯｒｃｈ’ｓ Ｇｅｓｔｕｒｅ Ｏｆ Ａｒｃ ＷｅＩｄ．ｎｇ ＲＯｂＯｔ
万方数据
上 海交通大学 学 报
ｙ，的向量积：
Ｒ＝’，×ｙ１
其中，矢量ｙ：、ｙ。、ｙ、Ｒ都处于焊枪的缺省平面内．
第３８卷
作平面
Ｆｉｇ．３
图３焊枪平面旋转轴的确定
Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ ｏｆ ｒｏｔａｔｉｏｎ ａｘｉｓ ｏｆ ｗｅｌｄｉｎｇ ｔｏｒｃｈ ｐｌａｎｅ
将焊枪缺省平面绕旋转轴Ｒ向焊接方向旋转 一定角度即可得到焊枪的工作平面，此旋转角可根 据焊接工艺要求由焊接工艺专家系统得到．得到焊 枪的工作平面后，可以认为焊枪在该焊点处的最佳 位置必定位于该平面内，从而将焊枪姿态的空间规 划问题转化为在工作平面内的二维规划问题．
工业机器人典型应用—弧焊站—弧焊站系统配置
第二部分
设备配置
配置设备 配置流程
设备配置
配置原理
工业机器人弧焊工作站是由机器人系统、焊接系统及外围系统组成，为了使机器人 控制系统与外部设备进行数据交互，首先必须将需要进行数据交互的设备加入到 KRC4控制系统中，让机器人系统知道外部设备组成，并为其创建信号交互的通道模 块（I/O及通讯模块），分配地址进行信号传输。
配置流程
7. 鼠标右键点击“EtherCAT”， 选择“添加”，进入外部总线设 备的配置。
设备配置
配置流程
8. 选择母线耦合器“EK1100”， 点击OK后完成EK1100的硬件配 置。
设备配置
配置流程
9. 鼠标右键点击EK1100，点击 “添加”，增加输入输出模块。
设备配置
配置流程
10. 分别选择16位数字输入模 块EL1809和16位数字输出模块 EL2809，点击OK，完成输入输 出模块硬件配置。
个输入模块和一个输出模块进行连接。
设备配置
配置设备
2. EtherCat总线设备 （1）总线耦合器EK1100
总线耦合器是通过以太网与控制柜（CCU）的 X44端口（E-BUS）相连，作为KUKA机器人与外部 输入/输出端口的中间连接模块。每一个机器人必须 拥有一个总线耦合器，并可根据端口数量配置数字 或模拟输入输出端。
设备配置
配置设备
3. 本站配置清单
序号
设备名称
1 焊接电源
2 变位机
3 PROFIBUS通讯模块
4 母线耦合器
5 16通道数字输入模块
规格 Kemparc Syn 400 MX_110_130_40_S0
EL6731 EK1100 EL1809
智能制造焊接车间协同作业调度优化
第3期 2021年3月机械设计与制造Machinery Design&Manufacture77智能制造焊接车间协同作业调度优化周珂1，吕民2,夏自祥、李小冬1(1.济宁学院机械工程系，山东曲阜273155:2.哈尔滨工业大学机电工程学院，黑龙江哈尔滨150001)摘要：随着智能制造技术的发展,定制化生产占比明显提高。
为缩短工期提高市场竞争力，焊接车间内机器人焊接、人 工焊接同时参加排产，具备协同作业条件。
在智能制造环境下，为充分发挥焊接设备和操作人员柔性优势,建立了面向协 同作业的智能制造焊接车间调度数学模型。
以最小化最大完工时间和焊接能耗为目标，采用改进的差分算法进行求解，求解过程中检验并修正差分过程中出现的不可行实验个体,利用自适应差分缩放因子在进化前期提高种群的多样性、在 后期加快收敛速度。
最后通过实例验证了协同作业调度的可行性和有效性。
关键词:焊接车间调度;差分进化算法;焊接协同作业;可移动设备排产;工序合并中图分类号:T H16;T H186;T P391 文献标识码:A文章编号：1001-3997(2021 )03-0077-04Collaborative Operation Scheduling Optimization ofWelding Shop in Intelligent ManufacturingZHOU Ke', LV Min2, XIA Zi-xiang1, LI Xiao-dong'(1.Department of M echanical Engineering,Jining U niversity,Shandong Qufu273155, C hin a;2.School of Mechatronics Engineering,Harbin Institute of Technology,Heilongjiang Harbin150001, C h in a)Abstract：77ie proportion o f customized production has increased significantly along with the development o f intelligent manufacturing technology. In order to shorten the construction period and improve the market competitiveness ^robot welding workstation and manual welding participate in production scheduling at the same time. Collaborative operations are implemented)le in welding shops. In the intelligent manufacturing environment, in order to take advantage o f resource flexibility t a mathematical model o f welding shop scheduling fo r collaborative operation was established. The objective Junction minimized maximum completion time and welding energy consumption. The improved differential evolution algorithm was used to solve the problem. And the infeasible experimental individual was checked and corrected in the calculation process. The adaptive differential scaling factor was used to improve the diversity o f the population in the early stage o f evolution and accelerate the convergence rate in the later stage. Finally，the feasibility and effectiveness o f collaborative operation scheduling were verified by an example.Key Words： Welding Shop Scheduling；Differential Evolution Algorithm；Welding Collaborative Operation；Mobile Device Scheduling；Production Mergingl引言随着制造业不断向智能制造迈进，产品的定制化属性更加 明显。
焊接设备自动化生产线的协同作业与生产效率优化
焊接设备自动化生产线的协同作业与生产效
率优化
随着科技的发展和工业自动化水平的提高，焊接设备自动化生产线
在制造业中的应用越来越广泛。
为了提高生产效率，降低生产成本，
焊接设备自动化生产线的协同作业与生产效率优化显得尤为重要。
一、协同作业
1. 设备间协同
焊接设备自动化生产线通常由多台设备组成，包括焊接机器人、
输送带、焊接工作台等。
这些设备之间需要进行协同作业，确保生产
线的顺畅运行。
例如，焊接机器人需要根据输送带的速度和位置进行
焊接动作，而输送带则需要根据焊接机器人的工作状态进行调整，以
确保焊接位置准确。
2. 人机协同
在焊接设备自动化生产线中，通常也需要人员参与到生产过程中，例如对设备进行监控和维护。
因此，人机协同也是非常重要的。
通过
合理安排人员的工作任务，可以提高生产效率，减少人力成本。
二、生产效率优化
1. 工艺优化
通过对焊接工艺进行优化，可以提高焊接质量和生产效率。
例如，优化焊接参数、改进焊接工艺、提高焊接速度等。
2. 设备优化
选用高效的焊接设备和配件，可以提高生产效率。
例如，选择自
动换枪功能的焊接机器人，可以减少换枪时间，提高焊接效率。
3. 资源优化
合理利用资源，避免资源浪费，也是提高生产效率的关键。
例如，合理安排生产计划，避免设备空闲时间过长；优化物料供应链，减少
物料等待时间等。
通过协同作业和生产效率优化，焊接设备自动化生产线可以更好地
发挥作用，提高生产效率，降低生产成本，为制造业的发展做出贡献。
弧焊机器人系统协调焊接的路径放置规划
弧焊机器人系统协调焊接的路径放置规划
宋月娥;孙华;吴林;田劲松
【期刊名称】《焊接学报》
【年(卷),期】2002(023)006
【摘要】以RHJD4-1九自由度弧焊机器人系统协调焊接情况为研究对象,提出了以变位机冗余自由度为变量、以保证焊接路径规划成功为约束、以变位机运动变化最小为目标的路径放置规划问题的规划模型,并以1200mm长直对接焊缝为例进行了仿真试验,结果证明该规划模型可以有效地实现由机器人和变位机组成的复杂系统的最优路径放置规划.
【总页数】3页(P79-81)
【作者】宋月娥;孙华;吴林;田劲松
【作者单位】哈尔滨工业大学,现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨,150001;哈尔滨工业大学,现代焊接生产技术国家重点实验室,哈尔滨,150001
【正文语种】中文
【中图分类】TP242
【相关文献】
1.ABB弧焊机器人系统的焊接路径规划研究 [J], 田啟良;沈健;嵇保健;洪磊
2.空间焊缝弧焊机器人焊接路径自动规划研究 [J], 闫华;刘极峰;邱胜海;王孜凌
3.弧焊机器人空间焊缝焊接参数与姿态规划研究 [J], 刘永;王克鸿;杜姗姗
4.基于遗传模拟退火算法的弧焊机器人系统协调路径规划 [J], 陈志翔;殷树言;卢振洋
5.不同焊接路径下的弧焊机器人焊接实验研究 [J], 田沙沙
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ABB机器人如何与变位机协调焊接
变位机校准
设置前，要先建立准确的tool数据（TCP），设置过程中使用正确的tool。
设置步骤如下：
1）进入手动操纵界面，选择正确的工具坐标
2）进入校准，选择变位机，选择“基座”（BASE）
3）移动机器人工具至变位机旋转盘上一标记处，并点击“修改位置”记录位置。
4）旋转变位机一定角度（比如45°），再次移动机器人工具至变位机旋转盘上标记处，并点击“修改位置”记录第二个位置。
5）同理记录点3和点4。
6）移动机器人离开变位机并记录为延伸器点Z（该操作仅设定变位机base的z的正方向）。
完成所有记录点击“确定”，完成计算。
7）可以进入示教器-控制面板-配置-主题motion，single下看到变位机的Base相对于world坐标系的关系。
8）在手动操纵界面，选择工件坐标并新建一个工件坐标系,修改该坐标系的ufprog为false（及uframe不能人为修改值），ufmec修改为变位机的名字（即该坐标系被变位机驱动）。
此后记录的点位坐标均在该坐标系下。
可以轻易实现联动。
弧焊机器人焊接姿态与焊接工艺参数联合规划
弧焊机器人焊接姿态与焊接工艺参数联合规划南昌航空工业学院硕士学位论文弧焊机器人焊接姿态与焊接工艺参数联合规划姓名：王晓峰申请学位级别：硕士专业：材料加工工程指导教师：陈焕明20060601 南昌航空工业学院硕士学位论文弧焊机器人焊接姿态与焊接工艺参数联合规划摘要焊接规划就是利用计算机技术对焊接工艺问题进行求解。
焊接规划属于计算机辅助工艺设计的范畴。
焊接机器人领域中焊接规划可分为焊接任务规划、焊接参数规划、机器人路径规划和机器人轨迹规划四类。
在普通焊接应用领域焊缝位姿和焊枪姿态的规划问题很少考虑，只是凭借操作者的经验处理空间焊缝的焊接问题。
焊接机器人建立在现有计算机技术基础上，它的运动是由各关节位姿和工件空间几何位置的实际数据支撑起来的。
所以焊接姿态（包括焊缝位姿和焊枪姿态）与焊接工艺参数联合规划在机器人自动化焊接过程中具有重要的实际意义。
本课题研究目的就是联合规划焊接姿态参数和焊接工艺参数，为机器人离线编程提供技术支持。
本文将焊缝位姿和焊枪姿态统称为焊接姿态，在国标定义基础上对焊接姿态参数的定义作了修改，使其更适合弧焊机器人领域的研究和实践。
利用现有 Motoman UP20 弧焊机器人系统，采用 CO2 焊方法，对 2mm厚低碳钢板进行大量的焊接姿态工艺实验，采集了不同焊接姿态和工艺参数下的焊缝成形参数值。
将人工神经网络技术成功地应用于弧焊机器人焊接姿态与焊接工艺参数联合规划中，定量描述焊接姿态，利用 MATLAB神经网络工具箱对实验数据进行训练和仿真。
人工神经网络训练误差达到设定要求，仿真误差也控制在要求范围内。
创建密集的焊接姿态和工艺参数输入矩阵，利用人工神经网络仿真出相应的焊缝成形参数矩阵。
整理输入和输出矩阵数据，建立了焊接姿态与焊接工艺参数联合规划 Access数据表，利用此数据表指导试焊验证工作。
对马鞍形焊缝进行几何建模，采用新的焊缝坐标系计算方法提取焊缝几何信息，简化了焊缝位姿运算公式。
机器人焊接自动化规划书
机器人焊接自动化规划书1. 背景近年来，机器人技术的发展迅猛。
其中，机器人在焊接领域的应用越来越广泛，取得了显著的效益和成果。
机器人焊接自动化的引入，可以提高生产效率、降低成本，并且提高产品的质量稳定性。
本文档旨在对机器人焊接自动化进行规划，设计一套完整的方案，以实现高效、稳定和自动化的焊接生产。
2. 规划目标本规划书旨在实现以下目标： - 提高焊接生产效率：通过引入机器人焊接自动化系统，实现高速、连续和稳定的焊接操作，大幅提高生产效率。
- 降低生产成本：自动化焊接系统能够减少人工焊接操作，降低劳动力成本，并且减少焊接过程中的废品率，从而降低生产成本。
- 提高产品质量稳定性：机器人焊接系统能够精确控制焊接参数和位置，消除人为误差，提高产品焊接质量的一致性和稳定性。
3. 方案设计3.1 机器人选择和配置根据焊接工艺和要求，选择适合的工业机器人进行焊接操作。
考虑到焊接质量要求和生产效率，选用具有高精度和高速度的六轴机器人，并添加合适的焊接设备和工具。
3.2 焊接路径规划通过建立焊接产品的三维模型和CAD数据，使用焊接路径规划软件来生成机器人焊接的路径。
该软件可以根据焊接工艺参数和几何形状，计算出最优路径，并生成相应的机器人控制指令。
3.3 感应和反馈系统为了确保焊接质量，需要在机器人焊接系统中添加感应和反馈系统。
例如，使用相机检测焊缝位置和焊接质量，并通过反馈控制算法，实现焊缝补偿和质量控制。
3.4 安全防护设计在机器人焊接自动化系统中，要考虑到操作人员的安全。
通过设立边界和安全区域，以及添加机械和光电保护装置，确保机器人在运行过程中不会对人员造成伤害。
3.5 人机协作对于一些复杂的焊接任务或需要人工干预的情况，可以采用人机协作的方式。
在人机交互的界面中，操作人员可以监控和调整机器人焊接的过程，保障焊接质量和生产的灵活性。
4. 实施计划本规划书中的机器人焊接自动化方案的实施计划如下： - 第一阶段：确定焊接需求和规格，并选定适合的机器人、焊接设备和工具。
焊接机器人路径协调规划的研究与设计的开题报告
焊接机器人路径协调规划的研究与设计的开题报告一、研究背景及意义焊接机器人具有高效、精确、稳定等特点，已广泛应用于汽车、军工、航空航天等领域，极大地提高了生产效率和产品质量。
但是，由于焊接工件的形状和大小不同，焊缝的位置和形态也各异，针对不同的工件，焊接路径需要进行不同的规划，而路径规划是焊接机器人自动化控制的核心，对机器人的精度、速度、安全性等方面都有着重要作用。
因此，针对焊接机器人路径协调规划进行深入研究，对提升焊接机器人的自主性和灵活性，推动焊接技术的发展具有重大意义。
二、研究内容1.焊接机器人路径规划的基本原理和方法的研究，包括手动编程、离线程序设计和实时自适应控制等。
2.对焊件的形态、材料、大小、质量等进行分析，制定不同的路径规划策略。
3.运用机器视觉技术对焊缝进行检测和识别，为路径规划提供准确的数据支持。
4.构建路径规划模型，并通过仿真方法进行验证和优化。
5.结合实际焊接机器人平台，进行路径规划控制和现场实验。
三、研究方法和技术路线1.采用文献调研和实验分析相结合的方法，了解焊接机器人路径规划领域的研究现状和未来发展趋势。
2.借鉴整合现有路径规划算法的经验，研究适合焊接机器人的算法和控制方法，如A*算法、遗传算法、模糊控制等。
3.使用三维建模软件建立焊接机器人路径规划的虚拟场景，并进行仿真验证。
4.通过实验控制平台进行路径规划的控制和现场实验。
四、预期目标和成果1.提出一套适用于焊接机器人的路径规划策略，并构建路径规划模型和控制方法。
2.验证所提出的路径规划策略和算法的可行性和有效性，提高焊接机器人的自主性和灵活性，提升生产效率和产品质量，降低生产成本。
3.发表一篇高水平的论文，并在相关领域的国际会议上进行交流和展示。
五、研究进度安排1.前期调研：10天。
2.算法选取和模型建立：30天。
3.仿真验证：30天。
4.实验实现：40天。
5.论文撰写和答辩：30天。
六、研究经费预算1.硬件设备：10000元。
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摘要：在研究了弧焊机器人和变位机协同作业的路径规划之后，提出用仿真进行协同作业规划的方法。
该方法以位置和速度约束来规划机器人和变位机的运动，并根据作业路径建立样条函数，以样条函数作为仿真时焊枪位姿的点驱动函数。
利用仿真结果，提取出仿真过程中弧焊机器人和变位机各关节的角位移函数，并由此生成弧焊机器人系统的焊接作业程序。
经过机器人专用平台验证，采用该方法规划的弧焊机器人与数控变位机协同作业，其运动轨迹完全满足焊接作业要求。
关键词：弧焊机器人；协同作业；离线编程；仿真中图分类号：TG409文献标识码：A 文章编号：1001－2303(2009)12－0078－04第39卷第12期2009年12月Vol．39No．12Dec．2009Electric Welding Machine焦恩璋，陈美宏(南京林业大学机电学院，江苏南京210037)Cooperative operation planning of arc-welding robot and NC positionerJIAO En-zhang ，CHEN Mei-hong(College of Mechanical and Electronic Engineering ，Nanjing Forestry University ，Nanjing 210037，China)Abstract ：Researching on the path planning of arc-welding robot and positioner under their cooperative operation ，the method of cooperative operation planning was proposed by means of simulation．In this method ，the movements of arc-welding robot and positioner were restricted by their position and speed．As the drive funtion of General point motion ，the spline function was created by the working path．According to the simulation results ，the angular displacement function of each joint of arc-welding robot and positioner was obtained ，and then the arc-welding program was generated by these fuctions．After verified on the special platform ，it was proved that the trajectory completely satisfied the requirements of welding operations ，when using this method to plan cooperative operation．Key words ：arc-welding robot ；cooperative operation ；off-line programming ；simulation收稿日期：2009－07－23作者简介：焦恩璋(1954—)，男，江苏苏州人，副教授，主要从事机器人学、机电一体化和计算机图形方面的研究工作。
0前言焊接生产系统柔性化是焊接生产自动化的主要标志之一，其发展方向是以弧焊机器人为主体，配合多自由度变位机及相关的焊接传感控制设备和先进的弧焊电源，在计算机的综合控制下实现对空间焊缝的精确跟踪和焊接参数的在线调整，从而实现对熔池形状动态过程的智能控制[1]。
多自由度变位机的作用是通过与弧焊机器人的协同作业使焊缝处于最佳焊接位置，从而保证焊接质量，清除焊接死角位置。
焊接空间焊缝时，从运动学上分析只需要六个自由度，而弧焊机器人和多自由度变位机组成的弧焊机器人系统通常有八个以上的自由度，是一个冗余机器人系统，而且存在着很强的耦合关系。
冗余机器人运动学规划中的逆运动学求解是一个较为复杂的问题。
文献[2]采用遗传模拟退火算法对弧焊机器人系统协调路径规划进行了研究，由于遗传模拟退火算法是一种随机搜索迭代算法，计算效率相对较低。
文献[3]采用神经网络方法进行机器人逆运动学求解，由于采用局部逼近方法，效率同样较低。
在此以典型的马鞍形焊缝船形焊为例，提出了一种基于ADAMS 平台的仿真算法来求解冗余机器人系统逆运动学问题，采用该方法进行协同作业规划，可视直观、简单快捷[2－3]。
1弧焊机器人系统的建模ADAMS 软件是目前世界上最具权威性、使用范围最广的机械系统动力学分析软件，其仿真可用弧焊机器人与数控变位机协同作业规划于预测机械系统的性能、运动范围、碰撞检测、峰值载荷以及计算有限元的输入载荷等[4]，但是ADAMS 软件的几何建模功能较弱，难以建立一些比较复杂的模型。
因此，先在AutoCAD平台上建立弧焊机器人、数控变位机和工件的实体模型，再通过图形格式转换把模型导入ADAMS平台。
工件的建模过程相对简单，利用AutoCAD的“圆柱体”命令建立两个正交的圆柱体，然后利用“并集”命令将这两个圆柱体合并即可。
在对弧焊机器人和数控变位机进行实体建模时，要先将机器人和变位机从关节连接处拆分成几个部件，然后利用AutoCAD平台提供的实体建模、实体编辑、布尔运算等功能，对各个部件分别进行实体建模，MOTOMAN UP6型弧焊机器人的部件模型如图1所示。
完成各个部件的实体建模后，根据部件之间的装配关系以及工件在变位机上的装夹位置调整好各部件的相对位置，然后将觹．DWG格式的模型图转换成觹．IGES格式，再导入ADAMS平台。
根据部件之间的连接方式添加相应的运动副，以约束部件之间的相对运动，比如弧焊机器人的转动关节处要添加旋转副，其底座和基座之间要添加固定副。
添加完运动副之后，就在ADAMS平台上建立了弧焊机器人系统的运动仿真模型，如图2所示。
图1MOTOMAN UP6机器人部件模型Fig．1Assembly parts of MOTOMAN UP6robot2以作业路径建立样条函数CAD图形是表达机器人作业路径最直接的方法。
按照曲线可以由一组点来表示思路，在AutoCAD平台上将马鞍形焊缝的焊接路径曲线转化为一组点，点的数量可根据焊接质量要求和作业精度而定。
运用AutoCAD的相关命令可直接提取各点的坐标值，并生成这组点坐标值的表格文件，如图3所示。
这样就能提取焊缝路径的位置信息。
在船形焊过程中，数控变位机要进行连续变位以保证待焊点始终处于船形焊位置，这就要求焊枪与焊缝之间不仅有位姿约束，而且还有相对运动约束。
位姿约束要求焊枪相对焊缝保持一定姿态的前提下不能脱离焊缝；运动约束要求焊枪和焊缝之间满足一定的相对运动，从而实现焊缝的焊接[5]。
针对这个问题，在VC环境下开发了一个弧焊机器人系统船形焊规划软件，该软件可通过焊接点的位置信息和数控变位机的相关参数，规划出焊接过程中数控变位机的姿态、焊枪位置以及弧焊机器人系统的速度参数，并可以把这些数据保存成表格文件，如图4所示。
图4弧焊机器人系统船形焊规划软件Fig．4Fillet welding planning of arc-welding robot system 图2弧焊机器人系统运动学模型Fig．2Kinematics model of arc-welding robot system图3一组点表示的焊接路径和这组点的坐标值Fig．3A set of points on behalf of welding path and their coordinates研究与设计焦恩璋等：弧焊机器人与数控变位机协同作业规划第12期如果把焊枪完成焊接作业时的轨迹抽象为坐标值对时间的函数x，y，z＝f(t)，那么这个函数同样还可分解为x＝f(t)、y＝f(t)、z＝f(t)。
按照这个思路，在ADAMS仿真环境下，读入规划后弧焊机器人系统的位姿和速度表格文件，通过ADAMS的相关命令，可得到进行船形焊作业时焊枪运动轨迹上的三个样条曲线函数：x＝f(t)、y＝f(t)、z＝f(t)，以及变位机两个转动关节的样条曲线函数：ω1＝f(t)、ω2＝f(t)。
这五个函数描述了机器人及变位机各关节随时间变化的运动规律，是以作业路径建立的样条函数。
3焊接过程仿真机器人末端执行器到达某控制点的运动参数可根据对机器人运动学逆问题的求解来获取。
求解这组参数通常要进行较为复杂的运算，而且还是一个多解结果。
如果对作业路径上的各点逐一求解，则运算量是非常大的。
由于船形焊过程中要求焊枪的姿态始终保持不变，因此，利用ADAMS仿真平台上的功能模块，在焊枪末端添加一个点驱动，以x＝f(t)、y＝f(t)、z＝f(t)这三个样条曲线函数作为点驱动函数，然后在数控变位机的两个旋转副上分别添加旋转驱动，以ω1＝f(t)、ω2＝f(t)这两个样条曲线函数作为旋转驱动函数。
设置好驱动后，即可对弧焊机器人系统的船形焊作业进行运动仿真。
此时，在ADAMS平台上可以看到数控变位机始终将待焊点调整到船形焊位置，焊枪也随之不断调整作业位置，实现了整条马鞍形焊缝的船形焊，如图5所示。
用机器人D－H方程可以证明，通过该仿真获得的弧焊机器人运行路径是一条最优工作路径。
利用ADAMS提供的传感器功能，还可以限定弧焊机器人和数控变位机各关节的转角范围，当杆件之间有干涉时，仿真就会自动停止并报错。
图5弧焊机器人系统焊接过程仿真Fig．5Welding simulation of arc-welding robot system 4提取协同作业的控制信息采用点驱动功能使弧焊机器人模型实现作业仿真时，其运动是由焊枪发起的。
根据机器人模型各杆件间的约束关系，此时各个驱动关节是在作逆运动，但这也是各个驱动关节为完成作业任务而必须输出的运动，即角位移。
利用仿真结果后处理模块ADAMS／PostProcessor可提取出仿真过程中弧焊机器人和数控变位机各关节的转角曲线。
图6为弧焊机器人六个关节的转角曲线，这组曲线可看作是机器人运动过程中逆解的集合，这些逆解均为样条线型数据，利用样条线型数据可建立起一个非线性函数[6]，作为机器人相应关节的驱动依据。
这些函数同样采用了样条型，因为样条型函数能得到离散的样条型数据，如表1所示，即作业路径上各控制点的机器人运动学逆解。