浅谈焊接机器人现状及发展趋势(word文档良心出品).doc

浅谈焊接机器人现状及发展趋势摘要：随着科学技术的飞速发展，焊接自动化技术越来越多地应用到现代工业的各行各业中。本文结合我国焊接机器人技术的发展现状，对焊接机器人技术的发展趋势和方向进行分析和阐释。关键词：焊接机器人；研究现状；发展趋势DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.04.2030引言有着“工业裁缝”之称的焊接在工业生产领域起着举足轻重的作用。近些年来，随着科学技术的不断发展，高质量产品的需求量大大地增加了，同时也对焊接技术提出了更高的要求。传统的手工焊接技术在质量和效率上已经无法满足当今产品生产的需要了，所以焊接的自动化逐渐为世人所重视起来。焊接机器人近些年来已经发展了三代，由最初的示教再现式的第一代机器人发展到携带有传感器并且可进行离线编程的第二代机器人，再到多传感器自动编程的高度自动化的第三代焊接机器人[1]，焊接机器人已经成为焊接自动化的标志。1焊接机器人技术研究现状1.1焊缝跟踪技术焊接机器人在执行焊接操作时，要想得到高质量的焊缝，周围稳定的焊接环境是其中的一个重要因素。可是对于焊接来说，整个焊接过程必然受到许多不确定的、时变的因素干扰。例如焊接产生的强烈的弧光，飞溅，烟尘以及工件表面状况，焊接热效应使工件发生变形等因素，上述这些因素的干扰，会破坏焊接过程的稳定性，可能会使焊炬偏离焊缝，影响焊接质量。因此就要对焊缝进行实时地跟踪，根据焊接条件的不断变化，对焊接参数，焊接路径不断进行实时地调整，及时地纠正产生的偏差，满足焊接质量要求。焊缝跟踪技术主要通过电弧传感器感知电弧的实时变化，采用电弧电压反馈调节机制[2]，对焊炬进行上下左右地调整，寻找焊缝，实现焊炬跟随焊缝的自适应控制，再通过调整焊接工艺参数，最终实现对焊接质量的控制。另外视觉传感器结合计算机视觉图像处理技术获得了大量信息，增强了焊接机器人外部适应能力。另一方面，随着模糊数学与神经网络[2]应用到焊缝跟踪系统，使焊缝跟踪更加智能化。1.2焊接机器人用弧焊电源的研究[3]在研究焊接机器人的过程中，对弧焊电源的研究决不可忽略。焊接机器人作为一种电器，可见作为其动力支持的弧焊电源能够起到多么大的作用。专用弧焊电源电器性能的优良对焊接机器人的使用性能会产生很大的影响，电器性能良好的专用弧焊电源才能体现出焊接机器人高质高效的特点。近些年弧焊电源技术日趋成熟，多数通过单片机对晶体管式弧焊逆变器进行控制来充当机器人专用弧焊逆变电源，能够得到优良的焊接动特性，保证焊接质量和效率。目前出现了一种采用模糊控制的方式控制焊接电源的模糊控制电源，该种方法有较强的适应性，能够满足所焊工件表面不平整，以及有较大变形的工况下的焊接，并且能够焊缝熔宽、熔深的一致性，焊缝成型好，缺陷少。弧焊电源正在向着数字化的方向发展，焊接过程将更加稳定，所受到的影响将进一步减小，焊接质量也更加能够得到保证，数字化焊接电源将成为一种发展方向。1.3多台焊接机器人与外围设备的协调控制技术随着焊接机器人越来越多地投入到实际的焊接生产中，很大程度上提高了生产的质量和效率。但是对于大量的焊接操作以及复杂的焊接结构，单台焊接机器人工作也会显得效率低下，力不从心。一方面焊接机器人在工厂中主要是执行批量生产的任务，这样才能发挥出其高效的优点，但是生产量过大，效率提高的也不明显。另一方面，对于一些复杂的焊接结构来说，单台机器人无法单次完成焊接，会存在一些位置达到机器人的奇异点，机器人手臂无法到达所焊接的位置，预定焊接路径中存在障碍物，或者遇到死点无法继续焊接，只能采用变位机等外部辅助设施才能保证焊接继续进行下去，但这样对工作效率也会产生极大的影响。这时就需要多台焊接机器人共同完成焊接作业，例如在焊接一个大型的焊接结构件时，单台焊接机器人所能焊接的范围较小无法一次焊接，一次焊接结束后还需要配合变位机等焊接辅助装置再继续施焊，这就要对经过变位机变位后所焊工件的位置精度有较高的要求，否则还要对机器人重新进行示教，这会浪费大量的工时，增加成本。但是在不同的方位上分别布置一台机器人同时焊接，既避免了单台机器人的行程限制，又省去了变位机等焊接辅助，很大程度上提高了效率。同时机器人不是单独工作的，还有许多的外围辅助设备，除了机器人本体外，还有控制柜、焊接电源、送丝机构、变位机、夹具等。因此在焊接过程中就需要焊接机器人与周边设备，机器人与机器人之间实现柔性化集成，能大大地减少辅助时间，很大程度上提高效率。1.4焊接机器人系统仿真技术焊接机器人是一个多自由度、多连杆空间结构，我们在研制、试验、设计过程中经常需要对其运动学、动力学性能进行分析以及轨迹规划设计。但是焊接机器人的运动学、动力学十分复杂，计算难度很大。我们以机械手作为仿真对象，结合计算机图形学CAD技术以及机器人学理论，先在三维软件中建立所焊工件的