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焊接机器人组成结构

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统铝材焊接机器人，如激光或摄像传感器及其控制装置等。图1a、b表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。

世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人，绝大部分有6个轴。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构，一种为侧置式（摆式）结构，如图2a、b所示。侧置式（摆式）结构的主要优点是上、下臂的活动范围大自动焊接机器人，使机器人的工作空间几乎能达一个球体。因此，这种机器人可倒挂在机架上工作，以节省占地面积，方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人，2、3轴为悬臂结构，降低机器人的刚度搬运机器人，一般适用于负载较小的机器人，用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。故而得名。早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小（局限于机器人的前部），难以倒挂工作。但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人（平行机器人），已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部，又没有测置式机器人的刚度问题，从而得到普遍的重视。这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人。近年来点焊用机器人（负载100～150kg）大多选用平行四边形结构形式的机器人。

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，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)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，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。

焊接机器人运用过程中焊接问题的解决方法

虽然焊接机器人为实际焊接作业带来了很多的便利，但是焊接方式没有设置合理的话，同样也会影响着焊接质量。从以往的工作经验来看，焊接机器人在焊接的时候还有很多问题需要解决。

比如说，当焊接机器人面对的是尺寸小于8mm的焊缝时，通常采用单层焊，也就是一层一道焊缝来完成，而焊条直径根据钢板厚度不同来选择。而如果焊缝的尺寸小于5mm的话，需要使焊接机器人已直线形运条法和短弧进行焊接。

为了减少在焊接过程中出现不必要的缺陷，焊接机器人的焊接速度要均匀；而且焊条角度与水平板成45°，与焊接方向成65°-80°的夹角。这个角度的问题一定要严格，否则焊条角度过小会造成根部熔深不足；角度过大又会使得熔渣容易跑到前面造成夹渣。

当焊接机器人在使用直线形运条法焊接尺寸不大的焊缝时，应该将焊条端头的套管边缘靠在焊缝上，并轻轻地压住它；当焊条熔化时，会逐渐沿着焊接方向移动。这样不但便于操作，而且熔深较大，焊缝外表也美观。

如果焊脚尺寸在5-8mm时，可采用斜圆圈形或反锯齿形运条法进行焊接，但运条速度不同。关于焊接机器人焊接过程中运条速度的控制，快慢必须掌握得到，否则容易产生咬边、夹渣、边缘熔合不良等现象。

焊接机器人使用一段时间如何保证焊枪准确性？ 首先，在枪间隙过程中有一个枪校准过程。 如果没有制造商安装校准焊枪的工具，取下焊枪并进行校准。 当枪被击中时，焊接偏差经常发生。在我的应用中，焊接偏差通常发生在工件更换时。 换句话说，同一批次的两个产品的尺寸是不一致的，因此夹具夹紧后，相对于工件坐标轴和三轴的两个坐标将会偏离。我添加了一个程序来读取每个工件开始焊接前的偏差量。这样，可以确定x、Y、Z、Y和Z轴的偏差，并且可以计算焊接起始点的偏差。然后我的机器人有一个电弧跟踪功能，可以纠正焊接偏差，然后当第二层和第三层打开时，可以根据层的轨迹生成第二层和第三层的坐标，电弧跟踪关闭。如果没有电弧跟踪功能，只能保证工件的一致性。