焊接机器人的结构与性能

焊接机器人是一种从事焊接(包括切割和喷涂)的工业机器人。为了适应不同的用途，机器人后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可以用不同的工具或末端执行器连接。焊接机器人是在工业机器人的端部法兰上安装焊钳或焊接(切割)，以便焊接、切割或热喷涂。

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备。机器人由机器人本体和控制柜(硬件和软件)组成。焊接设备以电弧焊和点焊为例，由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(电弧焊)、焊(夹具)等组成。对于智能机器人，应具有传感器系统，如激光或摄像机传感器及其控制装置。

世界上生产的焊接机器人基本上都是关节机器人，其中大部分都有六个轴。其中，轴1、轴2、轴3可以将末端刀具送至不同的空间位置，轴4、轴5、轴6可以解决刀具姿态的不同要求。焊接机器人的机械结构主要有两种：一种是平行四边形结构，另一种是侧摆结构。

上述两种机器人的轴都是旋转的，所以用伺服电机通过摆线针轮减速器(1-3轴)和谐波减速器(1-6轴)驱动。在20世纪80年代中期以前，直流伺服电机被用于电动机器人。自20世纪80年代末以来，交流伺服电机已在许多国家得到应用。由于交流电机没有碳刷，具有良好的动态特性，新型机器人不仅事故率低，而且免维护时间大幅度增加，升(降)速快。一些重量小于16KG的新型轻型机器人在刀具中心点(TCP)的大移动速度超过3m/s，定位准确，振动小。同时，机器人控制柜还采用32位微型计算机和新算法，使其具有自寻优路径的功能。

管道焊接机器人的可视焊缝系统
提出了一种基于可见光产生的焊缝跟踪系统，并将其应用于管道焊接机器人。首先，在分析激光在焊接表面反射、摄像机位置、激光平面和激光条纹图像影响的基础上，设计了视觉传感器。为了防止焊缝图像中严重的反扰，已经开发了用于图像处理和特征提取的算法。为了跟踪管道焊接的焊缝，人们刚刚采用了图像视觉控制系统。通过控制管道焊接机器人的焊缝跟踪实验，正式验证了系统的性能。焊缝跟踪是机器人焊接中的问题之一，也是自动焊接的基础。大多数工业焊接机器人用于教学，机器人重复这条路径以满足焊接中光束的位置要求。这种模式的焊接机器人存在焊接位置不准确、热扩散导致焊接处变形和变形等问题。这些问题导致梁偏离其理论焊接路径，因此有必要在焊接过程中控制梁的焊接轨迹。其次，管道焊接机器人不能预先定义焊缝，因为当管道改变方向时，焊缝可能偏离管道内的位置。焊缝的轨迹可以随着管子在轴向上的移动而改变。在这种情况下，这种模式不适合管道焊接，焊接机器人需要在焊接时及时校正横梁和焊缝之间的偏移。为了避免移动管道时焊缝的偏差，解决方法是使用三自由度多机械手来提升管道，调整管道的位置和矫直管道的方向。当管道改变方向时，焊缝将偏离其原始位置，因此焊接需要焊缝跟踪系统。

工业机器人在厚板焊接生产中的应用
在工程机械工业中，焊接机器人已广泛用于制造各种工程机械工件。例如，工业焊接机器人电话，挖掘机动臂、斗杆、铲斗、X型车架、主平台和履带梁、装载机前后车架、动臂、推土机后轴箱、小车方箱、汽车起重机车架、转盘、支腿、履带起重机、泵车、平地机和摊铺机等关键部件的焊接，都有一个的焊接机器人-集成系统。这些特殊的机器人焊接系统运行。本发明通过电弧跟踪功能、接触传感功能、焊接数据库等智能功能，解决了中厚板焊接领域存在的工件尺寸大、焊脚尺寸大、焊接坡口加工、工件组精度差等问题。焊缝成形效果和焊接稳定性好。
厚板焊接机器人智能化发展趋势
虽然焊接机器人被广泛使用，但它们也朝着更高程度的自动化和智能化发展。近年来，具有代表性的新型机器人焊接技术不断涌现。这些技术从生产效率、精度要求、可操作性、适应性等方面展示了焊接机器人技术的未来发展趋势。逐步从研发走向推广应用。
(1)机器人示教再现和离线编程技术？目前，工业生产中广泛使用的焊接机器人大多是基于示教再现或离线编程来实现焊接操作，通过一定的传感技术可以满足自动化生产的基本要求。但是，他们的智能还有很大的发展空间，包括易于实现的教学、焊接路径的自主规划、焊接任务过程参数的自动生成、直观易用的人机交互系统设计、虚拟现实焊接工作站的离线编程等技术。

 

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