焊接机器人自动考试复习题

焊接自动化

一、填空题

1.焊接机器人按用途的进行分类，可以分为熔焊和点焊两类

2.焊接自动控制系统按给定量的变化规律分类，可以分为恒值控制系统、程序控制系统和随动系统三类，组成系统的元件特性分类，可以分为线性系统和非线性系统两类，用于衡量系统的动态性能的指标主要有上升时间tr，最大超调量和调节时间等

3.自动控制系统的静态指标包括稳态裕度、稳态误差。

4.常用的传统的PID控制策略中，P是比例控制，代表当面的信息；I是积分控制，代表过去的信息；D是微分控制，代表将来的信息。

5.与机器人的仿真有关的机器人运动学计算称为正向求解与机器人运动轨迹规划有关的运动学计算称为逆向求解

6.直流伺服电动机的调速方法主要有改变电枢回路电阻调速、改变电枢电压调速和改变励磁电流调速等

7.弧焊机器人视觉系统信息处理主要包括低层接头轮廓和高层特征参数，在接头跟踪技术中，视觉传感器获取接头空间位置、姿态信息后，控制系统就可以对机器人运动的轨迹进行控制修正式、自主式。

8. 焊接机器人的焊接调整一般分为位置和姿态两部分

9.机器人离线编程按编程人员，定义工具运动的控制的控制级别可分为关节级、操作手级、对象级、任务级等四类

10.遥控机器人焊接的运动控制方法主要有修正式、自主式。

二、问答题

1.什么是开环控制系统，它是哪些结构特点？什么是闭环控制系统，与开环相比闭环控制系统有哪些优缺点？

答：控制系统的输出端与输入端之间无反馈通道，即系统的输出量不影响系统的控制作用时，该系统称为开环控制系统，开环系统的结构特点是简单，调整方便，系统稳定性好，成本低。闭环控制系统抗干扰能力强，对外扰动和内扰动的偏差能够自动纠正；而开环控制系统则无此纠偏能力。

2.闭环控制系统的结构特点，与开环控制系统有哪些区别，与开环相比，闭环控制系统有哪些优缺点？

答：

3.简述常用的PID控制的基本原理及P、I、D各个控制器的基本作用？

答：PID控制蕴藏了自动控制系统动态控制过程中过去、现在和将来的主要信息。其中比例P控制代表当前的信息，起纠正正偏差的作用，使过程的动态响应迅速，是对于偏差e的即时反应。微分D是按偏差变化的趋势进行控制，有超前控制的作用，代表将来的信息，在动态调节过程开始时强迫系统进行动态调节，在动态调节过程结束时减小超调，克服振荡，提高系统的稳定性。积分I控制代表过去积累的信息，能消除系统的静态偏差，改善系统的静态特性。

4.焊接自动控制系统中常用的传感器的静态指标主要有哪些？

答：（1）线性度（2）灵敏度（3）量程（4）迟滞（5）重复性（6）分辨率（7）精确度（8）稳定性（9）零漂

5.常用的传感器信号检测和处理电路有哪些，它们主要实现的作用是什么？

答：1.信号放大电路：运算放大器电路进行信号的放大。2.信号运算电路：运用焊接自动化系统中。3.信号分离电路：采用滤波器对其进行抑制，并将有用的信号分离出来。4.信号转换电路：对传感器器输出的信号进行转换，以达到系统控制所要求的信号。

6.简述什么是机器人运动学的正向求解和逆向求解及各自的应用范围，常用的机器人路径经插补方法有哪些？

答：正向运动学主要解决机器人运动学方程的建立及手部位置的求解。反向运动学与之相反，在已知手部位置的情况下，如何求出关节变量，以驱动各关节的马达，使手部的位置得到满足。1.工业机器人速度雅克比与速度分析2.工业机器人速度雅克比与静力计算3.工业机器人速度雅克比与运动学分析

7.早期的驱动电机多为直流伺服电动机，与交流伺服电动机相比，直流伺服电动机具有哪些优缺点？写出直流电机的转速调节公式，并指明有哪些调速方法？答：1.伺服电动机的转速随控制电压的改变，能在宽广的范围内连续调节2.转子惯性小，动态响应快，随控制电压的改变，电动机转速反应灵敏，能够实现快速启动和停转3.控制功率小，过载能力强，可靠性好。

直流电机转速计算公式：n=（U-RI）/Ceφ，其中U为电枢电压；R为电枢回路电阻；I为电枢电流；φ为电动机气隙主磁通；Ce为常数 1.改变电枢回路电阻调速2.改变电枢电压调速3.改变励磁电流调速

8.目前机器人上的运动驱动设备大都是交流伺服电动机，与直流伺服电动机相比，交流伺服电动机具有哪些优点？根据交流电动机的速度调节公式说明变频调速原理，并解释为何要在变频的同时改变电压？

答：

9.简述一下何为机器人的示教再现型操作方式，示教再现型操作方式的优点，和在实际生产中主要存在的问题有哪些？

答：示教-再现：首先机器人如何动作，并让机器人记住这个过程，然后让机器人根据需要重复上述动作过程。示教再现优点：动作准确，没有偏差，并可以自动反复不断地工作。造价较低，实用性强，应用广泛，适合大批量的生产。示教再现无法满足焊接生产日益复杂的需要，编程繁琐，效率低，示教的精度完全取决于示教者的经验来目测决定，对于复杂的焊接路径难以取得满意的示教效果，对于一些需要根据外部信息进行实时决策的应用无能为力。

10.什么是机器人离线编程，与其他类型机器人相比，弧焊机器人离线编程的特点有哪些？按编程人员定义工具运动的控制级别可分为哪几类？

答：236-237-235

11.基于视觉控制的弧焊机器人有哪几种控制方法，具体的焊缝跟踪过程可分哪几个阶段？

答：P219-220 1.传感器未检测到接头，即激光扫描面和焊枪都未到达接头，焊枪沿示教轨迹运动2.传感器检测到接头，开始采集接头数据并记入缓冲区，焊枪未到达接头，但这期间可以进行预调整3.焊枪到达接头，焊接开始，焊枪随时进行调整，使其始终沿接头向前运动4.寻找到接头终结点，传感器离开接头，不再采集新的接头数据，焊枪仍继续向前修正轨迹5.焊枪到达接头终结点，结束焊接过程和修正过程。

12.什么是智能控制，在机器人焊接动态过程中常用的实时智能控制方案有哪些？机器人焊接智能化主要涉及哪几个方面的技术？

答：智能控制系统是具有某些仿人智能的工程控制盒信息处理系统。1.作为控制系统自适应环节的专家系统 2.作为控制系统决策环节的模糊计算3.作为控制系统补偿环节的神经网络最佳轨迹运动和工艺参数控制

13.机器人弧焊过程中遥控焊接的特点和优点有哪些？其主要存在的难点主要表现在哪些方面？

答：P219-220

14.实现焊接生产机器人化的目的和优点有哪些？

答：1.提高焊接生产效率2保持焊接参数一致及提高焊接质量稳定性3.使焊接生产实柔性自动化4.改善劳动的安全卫生条件5.增强生产管理的计划性和可预见性6.可准确预算材料的消耗的消耗量和生产成本

优点：1.稳定和提高焊接质量保持其均一性2改善人工的劳动条件3.提高生产效率4.生产周期明确容易控制产品产量5.可缩短产品换代周期减小相应设备的投资.

15.试通过图像的方式对焊接机器人与焊接专用设备的特点，进行一下对比。

答：

内容焊接机器人焊接专用设备

批量生产单件或小批量大批量

产品改型时间要求时间短时间长

设备适应改型能力容易实现困难

焊缝长度可以很短希望较长

工件上焊缝数量可以较多希望较少

焊缝形状适合复杂的空间曲线适合直线或圆形焊缝

对工件尺寸及装配精度要求较严（可用跟踪寻位技术

来弥补）

严格（一般无跟踪系统）

焊接效率由焊枪位移的次数决定取决单条焊缝的长度