理想智能装备

焊接机器人焊枪姿态的可调范围尽量大

焊接机器人是一个机电一体化的设备,可以按用途、结构、受控运动方式、驱动方法等观点对其进行分类。


(1)按用途分类


1) 焊接机器人由于弧焊工艺早已在诸多行业中得到普及,焊接机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。焊接机器人是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统,而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机,因而对其性能有着特殊的要求。在弧焊作业中,焊枪应跟踪工件的焊道运动,并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要指标。一般情况下,焊接速度约取5~50mm/s,轨迹精度约为±0.2~0.5mm,由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响,因此,希望在跟踪焊道的同时,焊枪姿态的可调范围尽量大。

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2)点焊机器人,汽车工业是点焊机器人系统一个典型的应用领域,在装配每台汽车车体时,大约60%的焊点是由机器人完成。点焊机器人只用于增强焊作业(往已拼接好的工件上增加焊点),后来为了保证拼接精度,又让机器人完成定位焊接作业。


(2)按结构坐标系来分


1) 直角坐标型,这类机器人的结构和控制方案与机床类似,其到达空间位置的三个运动(x、y、z)是由直线运动构成(见图1),这种形式的机器人优点是运动学模型简单,各轴线位移分辨率在操作容积内任一点上均为恒定,控制精度容易提高;缺点是机构庞大,工作空间小,操作灵活性较差。简易和专用焊接机器人常采用这种形式。


2) 圆柱坐标型,这类机器人在基座水平转台上装有立柱,水平臂可沿立柱作上下运动并可在水平方向伸缩。这种结构方案的优点是末端操作可获得较高速度,缺点是末端操作器外伸离开立柱轴心愈远,其线位移分辨精度愈低。


3) 球坐标型,与圆柱坐标结构相比较,这种结构形式更为灵活。但采用同一分辨率的码盘检测角位移时,伸缩关节的线位移分辨率恒定,但转动关节反映在末端操作器上的线位移分辨率则是个变量,增加了控制系统的复杂性(见图3)。


4) 全关节型,全关节型机器人的结构类似人的腰部和手部,其位置和姿态全部由旋转运动实现,其优点是机构紧凑,灵活性好,占地面积小,工作空间大,可获得较高的末端操作器线速度;其缺点是运动学模型复杂,高精度控制难度大,空间线位移分辨率取决于机器人手臂的位姿。


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