焊接機(jī)器人技術(shù)研究現(xiàn)狀

焊接機(jī)器人技術(shù)研究現(xiàn)狀

現(xiàn)階段,國內(nèi)外對焊接機(jī)器人的技術(shù)方面的研究都主要集中在七個(gè)方面:機(jī)器人焊接工藝、焊接機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)、機(jī)器人專用弧焊電源技術(shù)、多機(jī)器人及外圍設(shè)備的協(xié)調(diào)控制技術(shù)、焊縫跟蹤技術(shù)、機(jī)器人離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)以及遙控焊接技術(shù)。

 焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢

(1) 虛擬現(xiàn)實(shí)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)是一種包括 3D 電腦圖形學(xué)技術(shù)、多功能傳感器的交互接口技術(shù)和高清顯示技術(shù)在內(nèi)的對事件的現(xiàn)實(shí)性從空間和時(shí)間上進(jìn)行分解后重新組合的技術(shù),它能夠被用在臨場感通訊和遙控機(jī)器人等方面。

(2)焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)

開放式、模塊化控制系統(tǒng)將是焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)研究的重點(diǎn)方向。其他的研究熱點(diǎn)還有基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器以及機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化

焊接機(jī)器人連桿的坐標(biāo)系

應(yīng)用D-H法來建立焊接機(jī)器人桿件的坐標(biāo)系。在這種坐標(biāo)系中，可以把機(jī)械手的任一連桿i（i=1，2，3···，n）看作是一個(gè)剛體，與它相鄰的兩個(gè)關(guān)節(jié)i、i-1的軸線i和i-1之間的關(guān)系也由它確定，如圖1，可以用以下四個(gè)參數(shù)描述連桿i：①連桿長度ai-1：關(guān)節(jié)軸i-1和關(guān)節(jié)軸i之間的公垂線的長度ai-1；②連桿轉(zhuǎn)角αi-1：假設(shè)作一個(gè)平面，并使該平面與兩關(guān)節(jié)軸之間的公垂線垂直，然后把關(guān)節(jié)軸i-1和關(guān)節(jié)軸i投影到該平面上，在平面內(nèi)軸i-1按照右手法則繞ai-1轉(zhuǎn)向軸i，測量兩軸角之間的夾角為αi-1；③連桿偏距di：相鄰兩個(gè)連桿之間有一個(gè)公共的關(guān)節(jié)軸，沿著兩個(gè)相鄰連桿公共軸線方向的距離可以用一個(gè)參數(shù)描述為連桿偏距di；4伺服系統(tǒng)的性能要求伺服系統(tǒng)必須具備可控性好，穩(wěn)定性高和適應(yīng)性強(qiáng)等基本性能。④關(guān)節(jié)角θi：描述兩個(gè)相鄰連桿繞公共軸線旋轉(zhuǎn)的夾角θi。通過這四個(gè)參數(shù)可以描述任意兩個(gè)連桿之間的位置和姿態(tài)關(guān)系。

焊接機(jī)器人變位機(jī)

如果工件在整個(gè)焊接過程中無需變位，就可以用夾具把工件定位在工作臺面上，這種系統(tǒng)既是簡單不過的了。但在實(shí)際生產(chǎn)中，更多的工件在焊接時(shí)需要變位，使焊縫處在較好的位置(姿態(tài))下焊接。對于這種情況，變位機(jī)與機(jī)器人可以是分別運(yùn)動(dòng)，即變位機(jī)變位后機(jī)器人再焊接;也可以是同時(shí)運(yùn)動(dòng)，即變位機(jī)一邊變位，機(jī)器人一邊焊接，也就是常說的變位機(jī)與機(jī)器人協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。這時(shí)變位機(jī)的運(yùn)動(dòng)及機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)復(fù)合，使焊槍相對于工件的運(yùn)動(dòng)既能滿足焊縫軌跡又能滿足焊接速度及焊槍姿態(tài)的要求。實(shí)際上這時(shí)變位機(jī)的軸已成為機(jī)器人的組成部分，這種焊接機(jī)器人系統(tǒng)可以多達(dá)7-20個(gè)軸，或更多。機(jī)器人控制柜可以是兩臺機(jī)器人的組合作12個(gè)軸協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)。其中一臺是焊接機(jī)器人、另一臺是搬運(yùn)機(jī)器人作變位機(jī)用。當(dāng)焊接機(jī)器人執(zhí)行焊接任務(wù)時(shí)，首先計(jì)算機(jī)械臂末端到目標(biāo)距離(焊點(diǎn))的距離。