焊接機器人技術研究現(xiàn)狀

焊接機器人技術研究現(xiàn)狀

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

 焊接機器人技術的發(fā)展趨勢

(1) 虛擬現(xiàn)實

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

(2)焊接機器人控制系統(tǒng)

開放式、模塊化控制系統(tǒng)將是焊接機器人控制系統(tǒng)研究的重點方向。其他的研究熱點還有基于PC機網(wǎng)絡式控制器以及機器人控制器的標準化和網(wǎng)絡化

焊接機器人連桿的坐標系

應用D-H法來建立焊接機器人桿件的坐標系。在這種坐標系中，可以把機械手的任一連桿i（i=1，2，3···，n）看作是一個剛體，與它相鄰的兩個關節(jié)i、i-1的軸線i和i-1之間的關系也由它確定，如圖1，可以用以下四個參數(shù)描述連桿i：①連桿長度ai-1：關節(jié)軸i-1和關節(jié)軸i之間的公垂線的長度ai-1；②連桿轉角αi-1：假設作一個平面，并使該平面與兩關節(jié)軸之間的公垂線垂直，然后把關節(jié)軸i-1和關節(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：相鄰兩個連桿之間有一個公共的關節(jié)軸，沿著兩個相鄰連桿公共軸線方向的距離可以用一個參數(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)定性高和適應性強等基本性能。④關節(jié)角θi：描述兩個相鄰連桿繞公共軸線旋轉的夾角θi。通過這四個參數(shù)可以描述任意兩個連桿之間的位置和姿態(tài)關系。

焊接機器人變位機

如果工件在整個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。但在實際生產(chǎn)中，更多的工件在焊接時需要變位，使焊縫處在較好的位置(姿態(tài))下焊接。對于這種情況，變位機與機器人可以是分別運動，即變位機變位后機器人再焊接;也可以是同時運動，即變位機一邊變位，機器人一邊焊接，也就是常說的變位機與機器人協(xié)調(diào)運動。這時變位機的運動及機器人的運動復合，使焊槍相對于工件的運動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。實際上這時變位機的軸已成為機器人的組成部分，這種焊接機器人系統(tǒng)可以多達7-20個軸，或更多。機器人控制柜可以是兩臺機器人的組合作12個軸協(xié)調(diào)運動。其中一臺是焊接機器人、另一臺是搬運機器人作變位機用。當焊接機器人執(zhí)行焊接任務時，首先計算機械臂末端到目標距離(焊點)的距離。