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焊接机器人结构设计

由于所设计的焊接机器人是在准平面、空间狭窄的环境下工作机器人焊接生产线，为了保证机器人能根据电弧传感器的偏差信息，跟踪焊缝自动焊接，要求所设计的机器人应该结构紧凑、移动灵活且工作稳定．文中针对狭窄空间特点，开发了一种小型移动焊接机器人，根据机器人各结构的运动特点，运用模块化设计方法，把机器人机构分为轮式移动平台、焊炬调节机构和电弧传感器三部分。其中，轮式移动平台由于其惯性大，响应慢，主要对焊缝进行粗跟踪，焊炬调节机构负责焊缝跟踪，电弧传感器完成焊缝偏差实时识别．另外，机器人控制器和电机驱动器集成安装于机器人移动平台上，使其体积更小。同时，为了减少恶劣焊接环境下粉尘对运动部件影响，采用全封闭式结构，提高其系统可靠性   。

焊接机器人具有巨大的进口替代空间 与手工焊接相比，焊接机器人具有的优势搬运机器人，操作简单，普通工人直接代替高科技焊工，从而为企业节省了高昂的人工成本。劳动力需要休息，但焊接机器人可以连续工作，生产效率是人类的三倍以上，可以降低劳动力的管理成本。工人的焊接工作强度大，工作环境恶劣，焊接粉尘、焊接飞溅物、焊接弧光等对人体危害很大，而焊接机器人操作相对简单，它有一个封闭的独立工作站，操作者可以在工作站外完成焊接工作，工人的健康也得到了很好的保护。 因此，焊接机器人的市场应用空间巨大。焊接机器人的应用主要有两种方式：点焊和电弧焊。工业机器人在焊接领域的应用是从汽车装配线的电阻点焊开始的。原因是电阻点焊工艺相对简单，控制方便，不需要跟踪焊缝，所以对机器人的控制精度和重复精度要求相对较低。机器人电弧焊大的特点是灵活性，通过编程可以随时改变焊接轨迹和焊接顺序。因此，它适用于焊接件种类多、焊缝短、多、形状复杂的产品。这正符合汽车制造业的特点。特别是在现代社会，汽车款式的更新速度非常快，配备机器人的汽车生产线能够很好地适应这种变化。

弧焊机器人的负载能力和设计

弧焊机器人是从事焊接的工业机器人，这是一种多功能，可重新编程的机械手，具有三个或更多可编程轴，适用于工业自动化领域。为了适应不同的目的，弧焊机器人种一个轴的机械接口通常是连接法兰，可以配备不同的工具或末端执行器。弧焊机器人将焊钳或焊接枪安装在端轴法兰上，以便焊接，切割或热喷涂。

实践证明，弧焊机器人需要多少负载能力取决于所使用的焊钳类型，对于与变压器分开的焊钳，负载为30至45 kg的机器人足够了。然而，一方面，由于二次电缆的长度，焊钳具有大的电能损失，并且不利于机器人将焊钳延伸到工件中。 另一方面，电缆在没有机器人移动的情况下运行，并且电缆快速损坏。

因此，综合焊钳的使用正在逐步增加，这种焊钳与变压器质量一起约为70kg。 考虑到弧焊机器人具有足够的负载能力，焊钳可以被送到空间位置以便以大的加速度进行焊接，并且通常选择负载为100至150kg的重型机器人。

为了满足连续点焊过程中焊钳短距离快速位移的要求，新型机器人增加了在0.3秒内执行50毫米排量的能力。这对电动机的性能，微机的运行速度和算法提出了更高的要求。

弧焊机器人中采用了设计的双锥锁定活塞带定位销，确保了出色的可重复性。满载后，数百万次循环测试的结果表明，一般精度优于标签值，硬度高。由于锁定机构的活塞的高锁定力和大半径，工具快速更换装置提供高扭矩阻力，锁定后的换刀装置在大惯性运动期间不会松动。

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。

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。

使用焊接机器人焊接时，焊接机器人的作业原理是什么？ 操作焊接机器人需要熟练的焊工，具有熟练的操作技能、丰富的实践经验和稳定的焊接水平。焊接是一种工作条件恶劣、高烟、高散热、高风险的工作。工业焊接机器人的出现自然促使人们考虑用它们代替手工焊接，以降低焊工的劳动强度，同时保证焊接质量，提高焊接效率。然而，焊接不同于其他工业过程。例如，在电弧焊接过程中，待焊接的工件通过局部加热、熔化和冷却而变形，并且焊接轨迹相应地改变。手工焊接过程中有经验的焊工可以根据肉眼观察到的实际焊接位置来调整焊枪的位置、姿态和行走速度，以适应焊接轨迹的变化。然而，为了适应这种变化，机器人必须首先像人一样“看到”这种变化，然后采取相应的措施来调整焊枪的位置和状态，以实现焊缝的实时跟踪。由于焊接机器人在焊接过程中产生的强电弧、电弧噪声、烟雾、保险丝短路、大电流和强磁场等复杂环境因素的存在，机器人需要检测和识别焊接所需的信号特征。它不像工业制造中的其他过程那样容易检测。因此，焊接机器人的应用从一开始就没有应用在弧焊过程中。机器人弧焊应用越来越广泛，机器人的数量远远高于机器人点焊的数量。在现代生产线上，柔性生产越来越受到重视。工业生产的需求日益增加，手工焊接的成本相对较高，而且焊工人数少，所以焊工很难招到。焊接机器人的出现无疑是一个不错的选择！