焊接机械手控制系统设计-开题报告.pdf

重庆大学本科学生毕业设计（论文）附件附件B:毕业设计(论文）开题报告1、课题的目的及意义由于工作的需要,人们经常受到高温、腐蚀及有毒气体等因素的危害，增加了工人的劳动强度,甚至于危机生命。以电焊为例,高温电弧光产生的紫外线（UVR)和红外线(IFR)对眼及皮肤造成严重损伤；电弧焊接时,焊条中的焊芯、药皮和金属母材在电弧高温下熔化、蒸发、氧化、凝集，产生大量金属氧化物及其他物质的烟尘,长期吸入可引起焊工尘肺;各种焊件和焊条中均含有数量不等的锰，在通风不良场所如船舱、锅炉或密闭容器内施焊，长期吸入含锰的烟尘可发生锰中毒。因此焊接机械手就在这样诞生了，它代替了工人自动化的完成各种焊接任务，一方面改善了工人劳动条件，另一方面,焊接质量稳定、提高劳动生产率提高[8］。本课题的目的和意义就是设计一台关节型自动焊接机器人来代替工人进行对人体有害的焊接工作，从而改善工人的劳动条件,同时焊接质量也得到了保证，焊接生产率得到大幅度提高。2、国内外研究现状及研究背景2。1机器人的发展历程自从世界上第一台工业机器人UNIMATE于1959年在美国诞生以来，机器人的应用和技术发展经历了三个阶段：第一代是示教再现型机器人。这类机器人操作简单,不具备外界信息的反馈能力,难以适应工作环境的变化，在现代化工业生产中的应用受到很大限制。图1世界第一台工业机器人UNIMATE第二代是具有感知能力的机器人。这类机器人对外界环境有一定的感知能力，具备如听觉、视觉、触觉等功能,工作时借助传感器获得的信息，灵活调整工作状态,保证在适应环境的情况下完成工作。第三代是智能型机器人。这类机器人不但具有感觉能力,而且具有独立判断、行动、记忆、推理和决策的能力，能适应外部对象、环境协调地工作，能完成更加复杂的动作，还具备故障自我诊断及修复能力。焊接机器人就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。早期的B1附件B：开题报告焊接机器人缺乏“柔性”,焊接路径和焊接参数须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点.随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单一的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展［6].2.2机器人的研究背景据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域,焊接机器人应用中最普遍的主要有两种形式，即电焊和电弧焊。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用工业机器人装上某种焊接工具而构成的。焊接机器人具有焊接质量稳定、改善工人劳动条件、提高劳动生产率等特点，广泛应用于汽车、工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业等行业。截止2009年，全世界在役工业机器人约为120.4万台，其中日本装备的工业机器人总量达到了60万台以上，成为“机器人王国，其次是美国和德国;在亚洲,日本、韩国和新加坡的制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量居世界前三位.近几年，全球机器人的数量在迅速增加，仅2009年就达15.2万台。据不完全统计，近几年我国工业机器人呈现出快速增长势头，平均年增长率都超过40%，焊接机器人的增长率超过了60％,2009年我国新增机器人数量超过了5000台，但仅占亚洲新增数量的6%，远小于韩国所占的15％，更远小于日本所占的69%。这对于我国的经济发展速度以及经济总量来说显然是不匹配的，这说明我国制造业的自图2自动焊接机器人图3索尼公司生产的爱宝机器狗动化程度有待进一步提高，另一方面也反映了我国劳动力成本的低廉，制造业自动化水平以及工业机器人应用程度的提高受到限制[4］。当前焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇.一方面，随着技术的发展，焊接机B2重庆大学本科学生毕业设计（论文）附件器人的价格不断下降，性能不断提升;另一方面，劳动力成本不断上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力，这一切预示着机器人应用及发展前景空间巨大。2。3焊接机器人的国内外研究现状机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，当前对机器人技术的研究十分活跃。我国有组织有计划地发展机器人事业．应该说是从“七五”期间的科技攻关及实施“863计划”开始的。经过十几年来的研制、生产、和应用，有了长足的进步.目前在一些方面,如喷涂机器人、弧焊机器人、点焊机器人、搬运机器人、装配机器人、特种机器人（水下、爬壁、管道、遥控等机器人），已掌握了机器人的设计制造技术，解决了控制、驱动系统的设计和配置、软件的设计和编制等关键技术;还掌握了自动化喷漆线、弧焊自动线（工作站）及其周边配套设备的全线自动通信、