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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工业焊接机器人。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)枪，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)、焊枪(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年代中期以前搬运机器人，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。

以下几个方面提高焊接件的零件准备质量和装配精度

(1) 为焊接机器人准备专门的焊接工艺，严格控制零件尺寸、焊接坡口和装配尺寸。一般零件和槽尺寸公差控制在±0.8mm以内，装配尺寸误差控制在±1.5mm以内。焊接缺陷如气孔和咬边的概率可以大大降低。

(2) 采用的装配工装来提高焊接件的装配精度。

(3) 焊缝应清理干净，无油污、铁锈、焊渣、切割渣等杂物。允许使用可焊接底漆。否则会影响引弧的成功率。定位焊由电极焊改为气体保护焊。同时，对点焊部位进行抛光处理，避免点焊时产生的残余渣壳或气孔，避免电弧不稳定甚至产生飞溅。

焊接机器人的应用应严格控制零件的制备质量，提高焊接零件的装配精度。零件的表面质量、坡口尺寸和装配精度将影响焊缝跟踪效果。

框架自动焊接机器人

车架就像人体骨架，关系到整车的安全性和稳定性。与手工焊接相比，全自动框架焊接机器人的装配线焊接操作不受人的情感影响，焊接接头更均匀;从操作角度看，也比单臂机械焊接更稳定，使用全自动框架焊接机器人大大节省了人力资源，智能焊接使焊接质量更好，无论设备有多好，如果不细心呵护，它在总是出问题的时候，如何维护车架的自动焊接机器人?

侧装(倾斜)结构的主要优点是上下臂运动范围大，使机器人的工作空间几乎达到一个球体。因此，机器人可以倒挂在机架上工作，从而节省占地面积，方便地面物体的流动。然而，这种侧装机器人采用2轴和3轴悬臂结构，可以降低机器人的刚度。一般适用于小负载的机器人，用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人的上臂由拉杆驱动。拉杆和下臂构成平行四边形的两侧。因此得名。

早期开发的平行四边形机器人工作空间相对较小(于机器人前端)，因此很难倒立工作。然而，自20世纪80年代末发展起来的新型平行四边形机器人能够将工作空间扩展到机器人的顶部、后部和底部，而且测量机器人不存在刚度问题，因此受到了广泛的重视。这种结构不仅适用于轻型机器人，也适用于重型机器人。近年来，大多数点焊机器人(负载100-150kg)采用平行四边形结构。

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，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稳定可靠。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。

工业机器人在生产中的应用 焊接过程传感和自适应控制技术集成一个或多个传感器的焊接机器人可以实现对环境的感知、信息提取和处理，并通过视觉、触觉等感官反馈形成一定的闭环控制。它对外界环境的变化具有一定的适应性，如自动定位焊接起始位置、自动跟踪焊缝等。智能水平较高的机器人需要能够根据获取的信息进行判断、融合和决策。它对复杂环境有较高的适应性，能够完成更复杂的任务，这是焊接智能未来的发展方向。 焊接工作站/生产线的多机器人协作技术采用焊接工作站或生产线的形式，采用多机器人协作技术实现多个焊接操作或与定位、安装、检测等其他过程同时进行焊接操作。可以大大提高生产效率，保证质量，进一步减少人工干预，使生产空间更加紧凑。同时，参与操作的多个机器人或运动轴的协同控制可以避免运动干涉或相互碰撞的问题，提高生产安全性，降低生产线故障的概率。 机器人技术适用于高能束焊、搅拌摩擦焊等技术方法高能束焊如激光和电子束对焊接机器人在运动轨迹的控制、辅助设备的集成等方面提出了特殊要求。 极端环境下焊接机器人的遥控技术要求遥控机器人代替人在核环境、空间、深海等特殊工作条件下完成焊接任务。辐射、气压、水压、重力、温度等极端环境的特殊性。要求焊接机器人在机械结构、电气设计、传感方式、控制技术、工艺方法等方面有相应的措施。