焊接机器人编程技术

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1、焊接機器人編程技術機器人概述1.工業機器人的定義和分代概念國際標準化組織的定義﹕工業機器人是一種可重復編程和多功能的﹑用來搬運材料﹑零件﹑工具的機器手﹔或能執行不同任務面具有可改變和可編程的專門系統。工業機器人﹐就其發展可分為三代﹕第一代機器人﹕具有示教再現﹐對環境的變化沒有應變能力。第二代機器人﹕在示教再現的機器人上加感覺系統﹐如視覺﹑力覺﹑觸覺等。對環境有一定的適應能力。第三代機器人﹕即智能機器人﹐它能理解人的命令。感知周圍的環境﹑識別操作的對象﹐并自行規劃操作順序以完成賦予的任務。2.工業機器人主要名詞術語a機器手(Manipulator):具有

2、和人臂相似的功能﹐可在空間抓放物體或進行其它操作的機械裝置。b驅動器(actuator):將電能或流體能轉化成機械能的動力裝置。c工作空間(WorkingSpace)機器人在執行任務時﹐其腕軸交點能在空間活動的範圍。d工作原點(WorkOrigin):機器人工作空間的基準點。e速度(Velocity):機器人在額定條件下﹐勻速運動過程中﹐工具中心點在單位時間內所移動的距離或轉動角度。f額定負載(Ratedload):機器人在限定的操作條件下﹐其機器接口處能承受的最大負載﹐用質量或力矩表示。g重復位姿精度(PoseRepeatability):機器人在同

3、一條件下﹐用同一方法操作時﹐重復n次所測得的位姿一致度。h存儲容量(Memorycapacity):計算機存儲裝置中可存儲的位置﹑順序﹑速度等信息的容量﹐通常用時間或位置點數來表示。I外部檢測功能(ExternalMeasuringAbility):機器人所具備對外界物體狀態和環境狀況的檢測能力。j內部檢測功能(InternalMeasuringAbility):機器人對本身的位置﹑速度等狀態的檢測能力。k自診斷功能(SelfDiagnosisAbility):機器人判斷本身全部或部分狀態是否處於正常的能力。二.機器人的基本構成1.機器手機械手是機器人

4、的操作部分由它直接帶動末端操作器(如焊槍﹑點焊鉗)實現各種運動和操作﹐又稱為操作機。它的結構多樣﹐完全根據任務需要而定﹐現有的工業機器手主要結構形式有三種﹕a.機床式結構類似機床﹐其達到空間位置的三個運動(X﹑Y﹑Z)是由直線運動構成﹐其末端操作器的姿態由旋轉過去構成。主要用於簡易和專用焊接機器人。b.全面關節式結構類似人的腰部和手部﹐其位置和姿態全部由旋轉運動構成。目前的焊接機器人屬這種結構。c.平面關節式平面關節機器手的機構特點是上下運動由直線運動構成﹐其它運動由旋轉運動構成。這種這種結構在垂直方向剛度大﹐水平方向又十分靈活﹐適合以插裝為主的裝配作

5、業。機械手的結構雖然多種多樣﹐但都是由常用機構組成。以上圖為例﹐它都是由機座﹑軸(四個﹑五個或六軸)及末端操作器組成。每一軸都由一台伺服電機驅動﹐目前機器人采用的電機驅動器可分為以下几類﹕a.步進電機驅動器﹕大多用於精度較低的經濟型工業機器人。b.直流電機伺服系統驅動器精度高﹑變速範圍大﹑動態性能好﹐是目前機器人的主要驅動方式。c.交流電機驅動器具有直流伺服系統的全部優點﹐而且取消了換相炭刷﹐不需要定期更換炭刷﹐大大延長了機器人的維修周期﹐正在推廣中。2.控制柜控制柜是機器人的核心部件﹐它實施機器人的全部控制信息處理和對機械手的運動控制。a.示教器(T

6、eachpendant)示教器是人機信息交換界面﹐通過它可以操縱機械手動作﹑編程﹑修改機器內部參數。b.操作面板(Operator’spanel)c.軟驅(Diskdrive)點焊接機器人點焊機器人雖然有多種結構形式﹐但大體上都可以分為三大組成部分﹐即機器人本體﹐點焊焊接系統及控制系統。目前應用較廣的點焊機器人﹐其本體形式為直角坐標簡易型及全關節型。前者可具有1~3自由度﹐焊件及點焊位置受到限製﹔後者具有5~6個自由度﹐分DC伺服和AC伺服兩種形式﹐能在可達到的工作區間內任意調整焊鉗姿態﹐以適應多種形式結構的焊接。1.點焊機器人系統焊接系統主要由焊接控

7、制器﹑焊鉗(含阻焊變壓器)及水﹑電﹑氣等輔助部分組成。點焊機器人焊鉗從用途上可分為C型和X型兩種﹐C型焊鉗用於點垂直及近似於垂直傾斜位置的焊縫﹐X型焊鉗則主要用於點焊水平及近似於水平傾斜位置的焊縫。從阻焊變壓器與焊鉗的結構關系上右將焊鉗分為分離式﹑內藏式和一體式三種形式。點焊機器人對焊接系統的要求a.應采用具有浮動加壓裝置的專用焊鉗﹐焊鉗重量要輕﹐可具有長﹑短兩種行程﹐以便於快速焊接及修整。更換電極﹑跨越障礙等。b.一體式焊鉗的重心應設計在固定法盤的軸心線上。c.焊接控制系統應能對焊接過程中的各種故障進行自診斷及自保護。3.點焊機器人的選擇在選用或引進

8、點焊機器人時必須注意以下几點﹕a.必須使點焊機器人實際可達到的工作空間大於焊接所需的工作空間。