机器人焊接可行性研究报告

机器人焊接项目

可行性研究报告(仅供参考)

第一章机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目概论 (1)

一、机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目名称及承办单位 (1)

二、机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目可行性研究报告委托编制单位 (1)

三、可行性研究的目的 (1)

四、可行性研究报告编制依据原则和范围 (3)

（一）项目可行性报告编制依据 (3)

（二）可行性研究报告编制原则 (3)

（三）可行性研究报告编制范围 (5)

五、研究的主要过程 (7)

六、机器人焊接成套装备及其自动化生产线产品方案及建设规模 (8)

七、机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目总投资估算 (8)

八、工艺技术装备方案的选择 (8)

九、项目实施进度建议 (9)

十、研究结论 (9)

十一、机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目主要经济技术指标 (12)

项目主要经济技术指标一览表 (12)

第二章机器人焊接成套装备及其自动化生产线产品说明 (18)

第三章机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目市场分析预测 (19)

第四章项目选址科学性分析 (19)

一、厂址的选择原则 (19)

二、厂址选择方案 (20)

四、选址用地权属性质类别及占地面积 (21)

五、项目用地利用指标 (21)

项目占地及建筑工程投资一览表 (22)

六、项目选址综合评价 (23)

第五章项目建设内容与建设规模 (24)

一、建设内容 (24)

（一）土建工程 (25)

（二）设备购置 (25)

二、建设规模 (26)

第六章原辅材料供应及基本生产条件 (26)

一、原辅材料供应条件 (26)

（一）主要原辅材料供应 (26)

（二）原辅材料来源 (26)

原辅材料及能源供应情况一览表 (27)

二、基本生产条件 (28)

第七章工程技术方案 (30)

一、工艺技术方案的选用原则 (30)

二、工艺技术方案 (31)

（一）工艺技术来源及特点 (31)

（二）技术保障措施 (31)

（三）产品生产工艺流程 (32)

机器人焊接成套装备及其自动化生产线生产工艺流程示意简图32

三、设备的选择 (33)

（一）设备配置原则 (33)

（二）设备配置方案 (35)

主要设备投资明细表 (36)

第八章环境保护 (36)

一、环境保护设计依据 (37)

二、污染物的来源 (38)

（一）机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目建设期污染源 (39)

（二）机器人焊接成套装备及其自动化生产线项目运营期污染源 (39)

puma250机器人运动学分析

焊接机器人运动分析摘要：针对puma250焊接机器人，分析了它的正运动学、逆运动学的问题。采用D-H坐标系对机器人puma250 建立6个关节的坐标系并获取D-H 参数，并对其运动建立数学模型用MATLAB编程，同时仿真正运动学、逆运动学求解和轨迹规划利用pro-e对puma250建模三维模型。关键词：puma250焊接机器人；正逆解；pro-e；Matlab；仿真一、建立机器手三维图 Puma250机器人,具有6各自由度，即6个关节，其构成示意图如图1。各连杆包括腰部、两个臀部、腕部和手抓。设腰部为1连杆，两个臀部分别为2、3连杆，腰部为4连杆，手抓为5、6连杆，基座不包含在连杆范围之内，但看作0连杆，其中关节2、3、4使机械手工作空间可达空间成为灵活空间。1关节连接1连杆与基座0,2关节连接2连杆与1连杆，3关节连接3连杆与2连按，4关节连接4连杆与3连杆，5关节连接5连杆与4连杆。各连杆坐标系如图 2 所示。

图1 puma250 机器人二、建立连杆直角坐标系。

三、根据坐标系确定D-H表。四、利用MATLAB 编程求机械手仿真图。>>L1=Link([pi/2 0 0 0 0],'standard'); L2=Link([0 0 0 -pi/2 0],'standard'); L3=Link([0 -4 8 0 0],'standard'); L4=Link([-pi/2 0 8 0 0],'standard'); L5=Link([-pi/2 0 0 -pi/2 0],'standard'); L6=Link([0 2 0 -pi/2 0],'standard'); bot=SerialLink([L1 L2 L3 L4 L5 L6],'name','ROBOT'); ([0 0 0 0 0 0])

焊接机器人逆运动学位姿分析

1.1连杆的坐标系应用D-H 法来建立机器人杆件的坐标系。在这种坐标系中，可以把机械手的任一连杆i （i=1，2，3···，n ）看作是一个刚体，与它相邻的两个关节i 、i-1的轴线i 和i-1 之间的关系也由它确定，如图1，可以用以下四个参数描式中，cθi =cosθi ，sθi =sinθi ，i=1，2，3，···，n 图1连杆坐标系{i}到{i-1}的变换 i αi-1/（rad ）a i-1/（cm ）d i /（cm 12340 90°090°042.5410014.520011.895.3表1机器人连杆参数表

定义了连杆坐标系和相应得连杆参数，就能建立运动学方程，焊接机器人末端关节的坐标系{n}相对于基础坐标系{0}中的齐次变换公式为：对于6自由度的焊接机器人公式可以写为（2 变换矩阵0 n T是关于n个关节变量的函数，这些变量可以通过放置在关节上的传感器测得，则机器人末端连杆再基坐标系中的位置和姿态就能描述出来。 E n表示焊接机器人末端关节的姿态，器人在世界坐标系中的位置。[3] 2机器人的逆运动学分析逆运动学求解是已知机器人末端的位置和姿态即求解机器人对应于该位置和姿态的关节角只要0 n T表示的末端连杆坐标系的位置和姿态位于机械手的可达空间内，则运动学方程至少有一个解，达空间内，机械手具有任意姿态，导致运动学方程可能出现重解。机器人的运动学方程是一组非线性方程式，求解过程中，我们逐次在公式（4）的两端同时左乘一即为在上式两边的矩阵中寻找简单的表达式或常数，对应相等，计算过程如下：（（（（（（3求取各关节的解集依靠D-H法求解关节角的过程是和焊接机器人本身的结构相关的，换句话说，也就是特定配置的机器人需要特定的解决方案。通过公式（6）-（16）可以看出每个关节角的结果是不唯一的，如果采用已有的求解方法，显而易见该过程是缓慢的，复杂的。本文提出了一种计算最终执行器位置的所有精确值的算法。该算法是在MATLAB 程实现的。通过该算法得到各节点的解是更快速、有效的。用变换矩阵 6T定义一条具有两个端点A和B 轨迹，如公式（17）和（19）。从而θ能够被求出，如公式20）

焊接机器人应用现状及发展趋势

焊接机器人应用现状及发展趋势据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式，即点焊和电弧焊。图4所示是这两种焊接机器人在工业机器人中所占的大致比例。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接、卸料等多种任务，机器人可以根据程序要求和任务性质，自动更换机器人手腕上的工具，完成相应的任务。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。然而，焊接又与其它工业加工过程不一样，比如，电弧焊过程中，被焊工件由于局部加热熔化和冷却产生变形，焊缝的轨迹会因此而发生变化。手工焊时有经验的焊工可以根据眼睛所观察到的实际焊缝位置适时地调整焊枪的位置、姿态和行走的速度，以适应焊缝轨迹的变化。然而机器人要适应这种变化，必须首先像人一样要“看”到这种变化，然后采取相应的措施调整焊枪的位置和状态，实现对焊缝的实时跟踪。由于电弧焊接过程中有强烈弧光、电弧噪音、烟尘、熔滴过渡不稳定引起的焊丝短路、大电流强磁场等复杂的环境因素的存在，机器人要检测和识别焊缝所需要的信号特征的提取并不像工业制造中其它加工过程的检测那么容易，因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊过程的。实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。原因在于电阻点焊的过程相对比较简单，控制方便，且

焊接机器人的现状及发展趋势

焊接机器人的现状及发展趋势 2009-03-11 11:03:46| 分类：机器人系统集成相| 标签：|字号大中小订阅焊接机器人的现状及发展趋势众所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟练的操作技能、丰富的实践经验、稳定的焊接水平；另一方面，焊接又是一种劳动条件差、烟尘多、热辐射大、危险性高的工作。工业机器人的出现使人们自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，减轻焊工的劳动强度，同时也可以保证焊接质量和提高焊接效率。然而，焊接又与其它工业加工过程不一样，比如，电弧焊过程中，被焊工件由于局部加热熔化和冷却产生变形，焊缝的轨迹会因此而发生变化。手工焊时有经验的焊工可以根据眼睛所观察到的实际焊缝位置适时地调整焊枪的位置、姿态和行走的速度，以适应焊缝轨迹的变化。然而机器人要适应这种变化，必须首先像人一样要“看”到这种变化，然后采取

相应的措施调整焊枪的位置和状态，实现对焊缝的实时跟踪。由于电弧焊接过程中有强烈弧光、电弧噪音、烟尘、熔滴过渡不稳定引起的焊丝短路、大电流强磁场等复杂的环境因素的存在，机器人要检测和识别焊缝所需要的信号特征的提取并不像工业制造中其它加工过程的检测那么容易，因此，焊接机器人的应用并不是一开始就用于电弧焊过程的。实际上，工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。原因在于电阻点焊的过程相对比较简单，控制方便，且不需要焊缝轨迹跟踪，对机器人的精度和重复精度的控制要求比较低。图5所示为不同形式的机器人点焊钳。点焊机器人在汽车装配生产线上的大量应用大大提高了汽车装配焊接的生产率和焊接质量，同时又具有柔性焊接的特点，即只要改变程序，就可在同一条生产线上对不同的车型进行装配焊接。

焊接机器人离线编程应用技术经验

精心整理焊接机器人离线编程应用技术一、引述随着国内外机械装备制造事业飞速发展，对各种机械设备的生产周期、产品质量、制造成本，提出了更高的要求。为了适应这种形势，设法提高及保证焊接接头质量的稳定性，机器人的柔性优势正是解决这一问题的的良好方案。二、机器人系统简介通用工业机器人，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、教者的经验目测决定，对于复杂路径难以保证示教点的精确结果。而离线编程是将机器人所有编程的工作内容在计算机软件在完成，过程一般包括：机器人及设备的作业任务描述、建立变换方程、求解未知矩阵及编制任务程序等。在进行图形仿真以后，根据动态仿真的结果，对程序做适当的修正，以达到满意效果，最后在线控制机器人运动以完成作业。节省了在机器人上编程的时间、离线编程的程序易于修改、通过仿真模拟后，防止昂贵的设备发生碰撞而损坏、结合CAD 软件系统和其它人工智能技术与机器人系统一体化，来提高工作效率和焊接质量。由此看来当焊缝是直线或者简单曲线，焊缝上方没有干涉物且焊缝的精度要求不太高的情况下，采用在线示教的编程方式是非常理想的，但在许多复杂的作业应用中不是那么令人满意了。

因此，机器人离线编程及仿真是提高机器人焊接系统柔性化的一项关键技术，是现代机器人焊接制造业的一个重要方法。一般工业机器人焊接时，机器人对焊接过程动态变化、焊件变形和随机因素干扰等不具有自适应能力。随着焊接产品的高质量、多品种、小批量等要求增加，又对机器人焊接技术提出了更高要求。这就需要对本体机器人焊接系统进行二次开发，包括给焊接机器人配置适当的传感器，柔性周边设备以及相应软件功能，如焊缝跟踪传感、焊接过程传感与实时控制、焊接变位机构。这些功能大大扩展了基本的焊接机器人的功能，这样的焊接机器人系统智能程度的高低由所配置的传感器、控制系统以及软硬件所决定。根据目前的整体技术还不太容易满足机器人焊接的所有智能要求，但这是个重要的发展趋势。其它发那科公司的Roboguide以及日本OTC公司使用的离线模拟仿真软件就叫OTC。国内机器人厂家暂时还没有完全自主知识产权的模拟仿真软件。因为这些机器人公司业务主体是机器人与控制系统，而并非专业的软件公司，这些机器人厂家为了使自己的机器人更加适应市场需求，同时出于对机器人系统技术保护的考虑，而开发了只可用于自己公司机器人系统的离线模拟示教软件。这些软件虽然没有三维建模功能，但可以导入其它CAD软件设计的模型文件，通过虚拟示教方式离线编程，对于简单焊缝的作业倒也实用。

外文翻译---焊接机器人应用现状

Weld robot application present condition According to incompletely statistics, the whole world about has in the industrial robot of service nearly half of industrial robots is used for multiform weld to process realm, weld robot of application in mainly have two kinds of methods most widespreadly, then order Han and electricity Hu Han.What we say's welding robot is in fact welding to produce realm to replace a welder to be engaged in the industrial robot of welding the task.These weld to have plenty of to design for being a certain to weld a way exclusively in the robot of, but majority ofly weld robot in fact is an in general use industrial robot to pack up a certain weld tool but constitute.In many task environments, a set robot even can complete include weld at inside of grasp a thing, porterage, install, weld, unload to anticipate etc. various tasks, robot can request according to the procedure with task property and automatically replace the tool on the robot wrist, the completion corresponds of task.Therefore, come up to say from a certain meaning, the development history of industrial robot is the development history that welds robot. Know to all, weld to process to request that welder have to have well-trained operation technical ability, abundant fulfillment experience, stability of weld level;It is still a kind of labor condition bad, many smoke and dust, hot the radiation is big, risk Gao of work.The emergence of the industrial robot makes people naturally thought of first the handicraft that replace a person with it welds and eases the welder's labor strength, can also promise to weld quality and exaltation to weld an efficiency at the same time. However, weld again with other industry process process different, for example, electricity Hu Han process in, drive welder piece because of part heat melt with cool off creation transform, the Han sews of the track will therefore take place to change.Handicraft Han the experienced welder can sew position according to the actual Han observed by eyes adjustment Han in good time the position, carriage of the gun and run about of speed to adapt to the variety that the Han sews a track.However the robot want to adapt to this kind of variety, have to the position and status of gun that want to"see" this kind of to change, then adopt homologous measure to adjust Han like person first, follow while carrying out to sew actually to the Han.Because the electricity Hu welds to have in process strong arc light, give or get an electric shock Hu noise, smoke and dust and Rong drop transition unsteady and causable Han silk short circuit, big electric current strong magnetic field etc. complicated environment factor of existence, the robot wants to examine and identifies a withdrawing of the signal characteristic needed for sewing Han and don't seem to be industrial the other in the manufacturing to process the examination of process so easily, therefore, welding the

机器人焊接论文

摘要随着科技的发展和工业需求的增加，焊接技术在工业生产中所占据的分量越来越大，而且焊接技术的优良程度直接影响着零件或产品的质量。国焊接机器人应用虽已具有一定规模，但与我国焊接生产总体需求相差甚远。因此，大力研究并推广焊接机器人技术势在必行。本设计的重点是运用机械原理和机械制造装备设计方法设计焊接机器人的实践和方法。本次设计，是在了解焊接机器人在国外现状的基础上，进而掌握焊接机器人部结构和工作原理，并对手臂和腕部进行结构设计。合理布置了液压缸。同时了解机器人机械系统运动学及运动控制学。为工业上焊接机器人的设计提供理论参考、设计参考和数据参考，为工业设计者提供设计理论和设计实践的参考。该机器人具有刚性好，位置精度高、运行平稳的特点。关键字：焊接机器人液压系统机械机构设计

Abstract With the development of technology and the increase in industrial demand, welding in industrial production occupied more and more weight, and excellent welding technology directly affects the degree of the quality of parts or products.Although the domestic application of welding robot with a certain scale, but falls far short of the overall demand for welding.Therefore, great efforts to study and promote the welding robot technology is imperative. The focus of this design is the use of mechanical theory and design of machinery and equipment design and methods of practice welding robot.The design of the welding robot in understanding the basis of the status quo at home and abroad, and then grasp the welding robot and working principle of the internal structure, and structural design of the arm and wrist.Rational arrangement of the hydraulic cylinder.At the same time understand the robot mechanical system kinematics and motion control study.For the design of industrial welding robots to provide a theoretical reference, reference and data reference design for industrial designers and design practice, design theory reference.The robot has a good rigidity, high precision location, stable characteristics. Keyword:Welding robot；hydraulic system；mechanical structure design

焊接机器人发展现状及发展趋势!

焊接机器人发展现状我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；应用规模小，没有形成机器人产业。当前我国的机器人生产都是应用户的要求，单户单次重新设计，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。焊接机器人的编程方法目前还是以在线示教方式为主，但编程器的界面比过去有了不少改进，尤其是液晶图形显示屏的采用使新的焊接机器人的编程界面更趋友好、操作更容易。然而，机器人编程时焊缝轨迹上的关键点坐标位置仍必须通过示教方式获取，然后存入程序的运动指令中。这对于一些复杂形状的焊缝轨迹来说，必须花费大量的时间示教，从而降低了机器人的使用效率，也增加了编程人员的劳动强度。目前解决的方法有两种：一是示教编程时只是粗略获取几个焊缝轨迹上的几个关键点，然后通过焊接机器人的视觉传感器通常是电弧传感器或激光视觉传感器自动跟踪实际的焊缝轨迹。这种方式虽然仍离不开示教编程但在一定程度上可以减轻示教编程的强度，提高编程效率。由于电弧焊本身的特点，机器人的视觉传感器并不是对所有焊缝形式都适用。二是采取完全离线编程的办法，使机器人焊接程序的编制、焊缝轨迹坐标位置的获取、以及程序的调试均在一台计算机上独立完成，不需要机器人本身的参与。机器人离线编程早在多年以前就有，只是由于当时受计算机性能的限制，离线编程软件以文本方式为主，编程员需要熟悉机器人的所有指令系统和语法，还要知道如何确定焊缝轨迹的空间位置坐标，因此，编程工作并不轻松省时。随着计算机性能的提高和计算机三维图形技术的发展，机器人离线编程系统多数可在三维图形环境下运行，编程界面友好、方便，获取焊缝轨迹的坐标位置通常可以采用“虚拟示教”的办法，用鼠标轻松点击三维虚拟环境中工件的焊接部位即可获得该点的空间坐标；在有些系统中，可通过图形文件中事先定义的焊缝位置直接生成焊缝轨迹，然后自动生成机器人程序并下载到机器人控制系统。从而大大提高了机器人的编程效率，也减轻了编程员的劳动强度。目前，国际市场上已有基于普通机的商用机器人离线编程软件，通过虚拟示教获得，并在三维图形环境中可让机器人按程序中的轨迹作模拟运动，以此检验其准确性和合理性。所编程序可通过网络直接下载给机器人控制器。焊接机器人发展趋势目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究。从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其它工业机器人一样，不断向智能化和多样化方向发展。具体而言，表现在如下几个方面： 1)．机器人操作机结构：通过有限元分析、模态分析及仿真设计等现代设计方法的运用，实现机器人操作机构的优化设计。探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比。例如，以德国KUKA公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。

焊接机器人研究现状

焊接机器人研究现状摘要介绍了焊接机器人应用意义和应用状况，分析了我国焊接机器人应用方面的不足，从焊缝跟踪技术、专用弧焊电源技术、系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法等方面阐述了焊接机器人的研究现状，探讨分析了焊接机器人的发展趋势，指出视觉控制技术、模糊控制技术、神经网络控制以及嵌入式控制技术将是焊接机器人智能化技术发展的主要方向，并展望了机器人应用和发展前景。关键词焊接机器人、智能控制、传感技术 0 引言焊接是一种利用加热或加压的方式将被焊金属或其他热塑性材料连接到一起的方式，已经有了几百年的历史。但是直到20世纪才出现了半自动焊接模式，如埋弧焊、电渣焊等，在这之前工人一直是奋战在施工的第一线。随着自动化技术的发展日新月异，完全自动化的机器人出现了，自1959年美国推出世界上第一台Unimate型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围内不断增加，其中有半数以上为焊接机器人。自此，人类终于可以从恶劣的焊接环境中走出来，用机器人代替手工，实现高质量的焊接[1]。 1 焊接机器人应用的重要意义 (1)稳定和提高焊接质量，保证其均一性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度和干伸长量等对焊接结果有着决定作用。采用机器人焊接时，每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量稳定。而人工焊接时，焊接速度、干伸长量等都是变化的，很难做到质量的均一性。 (2)改善了劳动条件。采用机器人焊接，工人只需要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等。对于点焊来说，工人无需搬运笨重的手工焊钳，使工人从高强度的体力劳动中解脱出来。 (3)提高劳动生产率。机器人可24h连续生产。随着高速高效焊接技术的应用，采用机器人焊接，效率提高得更为明显。 (4)产品周期明确，容易控制产品产量。机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确。 (5)缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资。可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是可以通过修改程序以适应不同工件的生产。 2 国内外焊接机器人技术研究现状从目前国内外对焊接机器人技术研究来看，焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、多台焊接机器人及外围设备的协调控制技术、机器人专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术与机器人用焊接工艺方法5个方面[2-5]。 2.1焊缝跟踪技术的研究在弧焊机器人施焊过程中，如果焊接条件基本稳定，或者弧焊机器人的工作条件比较适宜，那么机器人一般能够保证焊接质量。但是，由于焊接环境等各种因素的影响，实际的焊接条件经常发生变化。例如：由于强烈的弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况、加工误差、夹具装夹精度、表面状态和工件热变形等这些焊接中经常出现的情况，往往会使焊炬偏离焊缝，从而造成焊接质量下降甚至失败。焊接条件的这种变化要求弧焊机器人能够实时检测出焊缝的偏差，并调整焊接路径和焊接参数，保证焊接质量的可靠性。为了使得机器

我国焊接机器人的应用状况及趋势

我国焊接机器人的应用状况内容来源网络，由“深圳机械展（11万㎡，1100多家展商，超10万观众）”收集整理！更多cnc加工中心、车铣磨钻床、线切割、数控刀具工具、工业机器人、非标自动化、数字化无人工厂、精密测量、3D打印、激光切割、钣金冲压折弯、精密零件加工等展示，就在深圳机械展. 我国开发工业焊接机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。到80年代中期，全国没有一台工业焊接机器人问世。而在国外，工业焊接机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。鉴于当时的国内外形势，国家“七五”攻关计划将工业焊接机器人的开发列入了计划，对工业焊接机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要内容，这样就把焊接机器人技术和用户紧密结合起来，使中国焊接机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。与此同时于1986年将发展焊接机器人列入国家“863”高科技计划。在国家“863”计划实施五周年之际，邓小平同志提出了“发展高科技，实现产业化”的目标。在国内市场发展的推动下，以及对焊接机器人技术研究的技术储备的基础上，863主题专家组及时对主攻方向进行了调整和延伸，将工业焊接机器人及应用工程作为研究开发重点之一，提出了以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，以后又列入国家“八五”和“九五”中。经过十几年的持续努力，在国家的组织和支持下，我国焊接机器人的研究在基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并已进入使用化阶段，形成了点焊、弧焊机器人系列产品，能够实现小批量生产。我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接。“一汽”是我国最早引进焊接机器人的企业，1984起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了焊接机器人车身总焊线。 80年代末和90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度与装备水平，让我们认识到了与国外的巨大差

我国焊接机器人的发展现状

随着配置不断升级，焊接机器人已经具备了接触传感、电弧跟踪等多种功能，机器人焊接逐步取代手工焊已成为制造业发展的必然趋势。焊接作为工业“裁缝”，是汽车工业生产中非常重要的加工手段，焊接质量的好坏对产品质量起着决定性的影响，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣。随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已经成为必然趋势，采用机器人焊接已经成为焊接技术自动化的主要标志。焊接机器人应用的意义（1）稳定和提高焊接质量焊接过程中焊缝焊接参数都是恒定的，同时减少焊枪抖动等不利因素，保证焊缝的均匀稳定性，提高焊接质量。（2）提高生产效率焊接机器人可以24h不间断工作，同时随着机械制造技术及自动化技术的发展，机器人焊接效率的提高将更加明显。（3）降低工人劳动强度?采用机器人焊接，工人只需要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等。对于点焊来说，工人无需搬运笨重的手工焊钳，使工人从高强度的体力劳动中解脱出来。（4）降低工人操作技术要求焊接机器人的应用，降低了对工人焊接技术的要求，工人只需要对焊接参数进行调整，机器人便可按照指示要求进行工作。（5）柔性化程度高缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；可实现小批量产品的焊接自动化；机器人与专机的最大区别就是可以通过修改程序以适应不同工件的生产。点焊机器人在我国，点焊机器人约占焊接机器人总数的46%，主要应用在汽车、农机、摩托车等行业。通常，装配一台轿车的白车身要焊接4000～6000个焊点，只有以机器人为核心组成柔性焊装生产线，才能完成大批量的生产纲领和适应未来新产品开发与多品种生产的发展要求，增强企业应变能力。图1为哈尔滨工业大学和奇瑞汽车有限股份公司联合开发的“QH－165点焊机器人”。 1.点焊机器人的基本组成点焊机器人分为三部分，即机器人本体、控制系统及点焊焊接系统。点焊机器人本体主要由机体、臂、手（手指）组成。通用点焊机器人具有六个自由度，即机体腰的回转、肩（臂和机体连接处）的仰俯、肘（各段臂连接处）的屈伸和腕（臂与手连接处）三个方向的转动。前三个自由度使手（手指）抓持的工具如焊钳达到一定位置，后三个自由度再由手腕运动使焊接工具以一定角度（姿势）对准焊件。点焊机器人的控制系统由本体控制部分及焊接控制部分组成。本体控制部分主要实现示教再现、焊点位置及精度控制。位置控制有两种方式：一种为PTP控制，又称为点位控制或点到点控制，只注意原始点和目标点的位置，经由何种途径到达目标点并无要求；另一种为CP控制，即连续路径控制或轮廓控制。这时不仅要求目标点的位置，而且所经由的轨迹也要符合要求。焊接控制部分除了控制电极电压、通电焊接、维持等各程序段的时间及程序转换以外，还通过改变主电路晶闸管的导通角而实现焊接电流的控制。焊接系统主要由焊接控制器、焊钳及水、电、气等辅助部分组成。弧焊机器人弧焊机器人的研究已经历了三个阶段：示教再现、离线编程和自主编程的智能机器人，当前的应用水平处于第二阶段。我国也从20世纪70年代初开始注重机器人技术的研究，但在机器人产业应用方面仍远远落后于工业发达国家。国内主要有两个机器人制造公司，即首钢莫托曼机器人有限公司和新松机器自动化股份有限公司，图2为首钢莫托曼弧焊机器人。

焊接机器人技术发展分析

焊接机器人技术发展分析发表时间：2016-10-20T15:21:22.243Z 来源：《基层建设》2016年12期作者：程元刚[导读] 摘要：科学技术的发展推动了机器人在工业生产中的应用范围的扩大，现阶段机器人技术已经得到了良好的发展。焊接机器人的应用不仅大幅度的提高了焊接生产的效率，还提高了焊接制造的质量，是未来焊接生产的发展方向。本文首先对焊接机器人应用的重要意义进行分析，然后就现阶段焊接机器人技术的研究现状和未来的发展趋势进行探讨，以期为焊接机器人技术的发展提供参考。佛山市顺德区美的洗涤电器制造有限公司广东佛山摘要：科学技术的发展推动了机器人在工业生产中的应用范围的扩大，现阶段机器人技术已经得到了良好的发展。焊接机器人的应用不仅大幅度的提高了焊接生产的效率，还提高了焊接制造的质量，是未来焊接生产的发展方向。本文首先对焊接机器人应用的重要意义进行分析，然后就现阶段焊接机器人技术的研究现状和未来的发展趋势进行探讨，以期为焊接机器人技术的发展提供参考。关键词：焊接机器人；研究现状；发展趋势焊接作为工业生产中最为重要的阶段，其焊接质量和工艺水平对工业生产产品的质量起着决定性的作用，随着社会的发展工业生产对焊接质量的要求进一步提高，这也就促成了焊接机器人技术的产生和应用。焊接机器人的应用取代了人工劳动，有效避免了焊接过程中弧光、烟尘对焊接工人造成的影响，还进一步提高了焊接生产的效率和质量，已成为焊接生产未来的发展方向。自从美国1959年制造出世界上第一台机器人开始，到现在智能化机器人技术的应用，焊接机器人技术经历了三个阶段：第一各阶段的机器人为示教再现型机器人，这类机器人不能够向外界反馈信息，自身的可适应性较差；第二个阶段的机器人为离线编程机器人，这类机器人可以通过传感器对工作状态进行调整，适应性较强；第三个阶段的机器人为智能机器人，其不仅具有感知外界环境的能力还能够进行自行编程、决策，完成复杂任务、可适应性强的机器人。[1]焊接机器人的应用实现了焊接生产的自动化，其已逐渐成为衡量一个国家焊接自动化水平的主要标志。一、焊接机器人应用重要意义焊接机器人是随着工业生产水平而发展起来的，其在焊接生产中的应用具有重要的意义，主要体现在以下几方面：①提高了焊接生产的质量，焊接生产中焊接电压、电流、焊接速度等因素以及人工操作对焊接生产的质量起着决定性的作用，焊接机器人的应用有效的降低了认为因素对焊接质量造成的影响，且能够更好的控制焊接的电压、电流、速度，使其保持一致性，从而保证焊接的质量。②提高了生产效率，机器人焊接的速度较人工焊接更快，且其可以24h不停的持续性工作，大大提高了焊接生产的效率。[2]③改善了劳动条件，人工焊接需要面对恶劣的焊接环境，会对焊接工人的身体造成损害，但是焊接机器人的应用使工人只需完成工件的装卸，明显改善了工作的环境，且避免高强度体力劳动。此外焊接机器人的应用有效的缩短了工业产品的生产周期，促进工业产品不断的更新换代。二、焊接机器人技术的研究现状焊接机器人技术发展至今，得到了不断的改进和完善，就目前来看，国内外对焊接机器人技术的研究主要集中在以下几方面：（一）焊缝跟踪技术焊缝跟踪技术主要是研究焊接机器人能够根据实际焊接条件的变化对焊缝进行实时的跟踪检测，根据实际焊缝与设计之间的偏差对焊接路径和焊接参数进行调整，以保证焊接的质量。现阶段焊缝跟踪技术主要以传感器技术和控制理论为研究方向，其中传感技术主要以研究电弧传感器和光传感器这两类智能传感器为主，电弧传感器主要是从焊接电弧获取焊缝偏差的信息，光传感器则是依靠视觉传感器和计算机实现焊缝偏差的分析，可显著提高焊接机器人的适应能力。焊缝跟踪控制理论则是运用现代先进的控制理论支持焊缝跟踪技术，提高焊缝跟踪技术的可靠性，现在常用的理论主要有神经网络、模糊控制等理论。（二）离线编程与路径规划技术机器人离线编程系统主要是指利用编程语言通过计算机技术和图形学知识创造虚拟的机器人和工作环境，在不使用机器人进行工作的情况下对运动轨迹进行规划，以便产生更加完善的机器人程序。随着科学技术的进步，焊接机器人的全自动编程将是未来发展的趋势，虽然现阶段还暂时无法实现，但是对于这方面的研究不断增加。（三）多机器人协调控制技术多机器人协调控制主要研究的内容是通过控制系统实现多个焊接机器人之间的协调工作，使其可以完成某一项任务。多机器人协调控制技术可以实现多个机器人之间的合作、协调，不仅可以使单个机器人完成相应的焊接操作，还可以其他机器人相联合完成一系列的焊接要求，这就需要建立一个合理的多智能控制系统。此外如何使机器人与外周设备进行有效的合作也是协调控制技术的研究方向。（四）专用弧焊电源焊接机器人技术的研究除了控制技术、系统设计等机器人本体的研究还需要对机器人使用的弧焊电源进行充分的研究。近年来对弧焊电源的研究从常用的电源到基于单片机的晶体管式弧焊电源，再到带有专家系统的焊接电源（MIG/MAG），弧焊电源已经得到快速地更新。现阶段，弧焊电源主要朝着数字化方向发展，是焊接中焊机的工作信息以数字的形式显示出来，能够保证焊接参数的稳定，避免外界的干扰，而且更易调节，提高了焊接加工的质量。（五）仿真技术仿真技术主要研究的是在焊接机器人设计的过程中通过采用机器人学理论、计算机图形技术、CAD技术等在计算机中形成几何图形，将机器人工作构件的运动、运动学分解、碰撞干涉等通过动画的形式显示、模拟，以更好的解决机器人设计中出现的技术问题。（六）机器人用焊接工艺方法目前世界上应用较多的焊接技术主要是气体保护焊，主要包括富氩混合气体保护焊和融化极氩弧焊等两组类型，此外还有应用较为广泛的钨极氩气保护焊。部分科技比较先进的国家则采用热丝TIG焊、热丝等离子以及TIME焊等方法，这些工方法不仅能够保证优良的焊接接头，还大幅度提高了焊接的速度和熔敷效率。[3] 三、焊接机器人技术的发展趋势（一）虚拟现实虚拟现实技术是一种将显示技术、传感技术和3D图形学技术结合在一起，实现对事件现实性从空间和时间进行分解和重组的技术，可以通多媒体技术、临场传感、虚拟现实等与机器人进行交互联系，做到对机器人的虚拟遥控。（二）多传感器信息智能融合技术

焊接机器人的运动控制系统

焊接机器人的运动控制系统作为焊接机器人的用户，为正确选择、合理使用并做到能常规维护焊接机器人，必须对焊接机器人的运动控制系统有一定层次的了解。焊接机器人是装上了焊钳或各种焊枪的工业机器人。工业机器人的运动控制系统涉及数学、自动控制理论等，内容很多。要在较短的篇幅中，全面而系统地介绍工业机器人的运动控制系统，实在是非工业机器人控制专业人员所能及的事情，因此，本章内容是从焊接机器人的用户角度出发，尽量以图代解、简明地阐述有关机器人运动控制系统的一般性问题。焊接机器人运动轴的定义点焊与弧焊两种机器人都是由典型6关节型（也称6轴）工业机器人装上焊钳或焊枪而构成，因此，讨论焊接机器人运动系统构成，亦即讨论典型6关节工业机器人的运动系统构成。顾名思义，典型6关节工业机器人有6个可活动的关节，每个关节的运动名称都有定义，在图2中，给出了典型6关节工业机器人各关节的编号与动作状态（编号后面的英文大写字母就是规定动作英文名称的第一个字母），每个关节的运动都由一个伺服电（动）机驱动，每个电机都有各自的伺服控制系统。机器人最后“手”关节上所安装的工具中心点（TCP）（对点焊钳与电焊枪的TCP点，在相应的机器人结构中都作了规定）的运动轨迹是多个关节伺服系统协同动作的结果。而机器人运动控制系统（器）的作用就是如何根据编程指令来指挥控制6个伺服电（动）机协同动作，以完成工具中心点所要求实现的运动轨迹。焊接机器人的运动轴参数焊接机器人的运动轴参数主要包括：各轴最大运动范围、最大速度、相关轴的容许转距、相关轴的容许惯性力矩等焊接机器人运动控制系统的组成对机器人运动控制系统的一般要求机器人控制系统是机器人的重要组成部分，主要用于对机器人运动的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下：记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有

SCARA机器人的运动学分析

电子科技大学实验报告学生姓名：一、实验室名称：机电一体化实验室二、实验项目名称：实验三SCARA 学号：机器人的运动学分析三、实验原理：机器人正运动学所研究的内容是：给定机器人各关节的角度，计算机器人末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态问题。各连杆变换矩阵相乘，可得到机器人末端执行器的位姿方程（正运动学方程）为： n x o x a x p x 0T40T1 11T2 22T3 d3 n y o y a y p y （ 1-5）3T4 4= o z a z p z n z 0001 式 1-5 表示了 SCARA 手臂变换矩阵0 T4，它描述了末端连杆坐标系{4} 相对基坐标系 {0} 的位姿，是机械手运动分析和综合的基础。式中： n x c1c2c4s1 s2 c4 c1 s2s4s1 c2 s4，n y s1c2 c4c1 s2 c4s1 s2 s4c1c2 s4 n z0 ， o x c1c2 s4s1 s2 s4 c1 s2 c4s1c2c4 o y s1c2 s4c1 s2 s4s1 s2 c4c1c2c4 o z0 ， a x0 ， a y0 ， a z1 p x c1 c2 l2s1s2l 2c1l 1， p y s1c2 l 2 c1 s2 l 2 s1l1， p z d3 机器人逆运动学研究的内容是：已知机器人末端的位置和姿态，求机器人对应于这个位置和姿态的全部关节角，以驱动关节上的电机，从而使手部的位姿符合要求。与机器人正运动学分析不同，逆问题的解是复杂的，而且具有多解性。

1）求关节 1： 1 A arctg 1 A 2 l 12 l 22 p x 2 p y 2 arctg p x 式中：A p x 2 ； p y 2l 1 p y 2 2）求关节 2： 2 r cos( 1 ) arctg ) l 1 r sin( 1 式中： r p x 2 p y 2 ；arctg p x p y 3). 求关节变量 d 3 令左右矩阵中的第三行第四个元素（3.4）相等，可得： d 3 p z 4). 求关节变量 θ 4 令左右矩阵中的第二行第一个元素（1.1,2.1 ）相等，即： sin 1 n x cos 1n y sin 2 cos 4 cos 2 sin 4 由上式可求得： 4 arctg ( sin 1 n x cos 1 n y )2 cos 1 n x sin 1 n y 四、实验目的： 1. 理解 SCARA 机器人运动学的 D-H 坐标系的建立方法； 2. 掌握 SCARA 机器人的运动学方程的建立； 3. 会运用方程求解运动学的正解和反解；（ 1-8）（ 1-9）（ 1-10 ）