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焊接機器人，工業機器人中的“戰斗機”

      焊接機器人之所以能夠占據整個工業機器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業有關，焊接作為工業“裁縫”，是工業生產中非常重要的加工手段，同時由于焊接、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環境又非常惡劣，焊接質量的好壞對產品質量起決定性的影響。對于機器人的用戶—-汽車白車身生產廠來說，目前幾乎所有的裝備都來從國外引進，國產機器人幾乎找不到表演的舞臺。

歸納起來采用焊接機器人有下列主要意義：       (1)穩定和提高焊接質量，保證其均一性。焊接參數如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接結果起決定作用。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數都是恒定的，焊縫質量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術的要求，因此焊接質量是穩定的。當前，世界各工業強國都致力于智能機器人及智能制造技術的研發，智能化水平已成為衡量一個國家制造水平的重要標志。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質量的均一性。

      (2)改善了工人的勞動條件。采用機器人焊接工人只是用來裝卸工件，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點焊來說工人不再搬運笨重的手工焊鉗，使工人從大強度的體力勞動中解脫出來。

      (3)提高勞動生產率。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續生產，另外隨著高速焊接技術的應用，使用機器人焊接，效率提高的更加明顯。

      (4)產品周期明確，容易控制產品產量。機器人的生產節拍是固定的，因此安排生產計劃非常明確。

      (5)可縮短產品改型換代的周期，減小相應的設備投資。可實現小批量產品的焊接自動化。機器人與專機的區別就是他可以通過修改程序以適應不同工件的生產。

機器人焊接采用的是富混合氣體保護焊，焊接過程中出現的焊接缺陷一般有焊偏、咬邊、氣孔等幾種，具體分析如下：

　　(1)出現焊偏可能為焊接的位置不正確或焊槍尋找時出現問題。這時，要考慮TCP(焊槍中心點位置)是否準確，并加以調整。如果頻繁出現這種情況就要檢查一下機器人各軸的零位置，重新校零予以修正。

　　(2)出現咬邊可能為焊接參數選擇不當、焊槍角度或焊槍位置不對，可適當調整功率的大小來改變焊接參數，調整焊槍的姿態以及焊槍與工件的相對位置。

　　(3)出現氣孔可能為氣體保護差、工件的底漆太厚或者保護氣不夠干燥，進行相應的調整就可以處理。

　　(4)飛濺過多可能為焊接參數選擇不當、氣體組分原因或焊絲外伸長度太長，可適當調整功率的大小來改變焊接參數，調節氣體配比儀來調整混合氣體比例，調整焊槍與工件的相對位置。

點焊對焊接機器人的要求不是很高。因為點焊只需點位控制，至于焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴格要求，這也是機器人早只能用于點焊的原因。由于鋼結構應用場所的重要性，因此在鋼結構生產安裝過程中對鋼結構的焊接提出了更高要求。點焊用機器人不僅要有足夠的負載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩，定位要準確，以減少移位的時間，提

高工作效率。點焊機器人需要有多大的負載能力，取決于所用的焊鉗形式。對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負載的機器人就足夠了。但是，這種焊鉗一方面由于二次電纜線長，電能損耗大，也不利于機器人將焊鉗伸入工件內部焊接；另一方面電纜線隨機器人運動而不停擺動，電纜的損壞較快。因此，目前逐漸增多采用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質量在70kg左右。考慮到機器人要有足夠的負載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進行焊接，一般都選用100～150kg負載的重型機器人。為了適應連續點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。（2）雙機協調焊接功能有時我們會遇到長形工件，焊縫分布在工件的兩端，若采用1臺機器人進行焊接，會出現因兩端不同時焊接而造成焊接變形不一致，從而使工件在長度方向上扭轉變形，焊接后的工件難以符合尺寸要求。新的重型機器人增加了可在0.3s內完成50mm位移的功能。這對電機的性能，微機的運算速度和算法都提出更高的要求。

由于所設計的焊接機器人是在準平面、空間狹窄的環境下工作，為了保證機器人能根據電弧傳感器的偏差信息，跟蹤焊縫自動焊接，要求所設計的機器人應該結構緊湊、移動靈活且工作穩定．文中針對狹窄空間特點，開發了一種小型移動焊接機器人，根據機器人各結構的運動特點，運用模塊化設計方法，把機器人機構分為輪式移動平臺、焊炬調節機構和電弧傳感器三部分。其中，輪式移動平臺由于其慣性大，響應慢，主要對焊縫進行粗跟蹤，焊炬調節機構負責焊縫跟蹤，電弧傳感器完成焊縫偏差實時識別．另外，機器人控制器和電機驅動器集成安裝于機器人移動平臺上，使其體積更小。同時，為了減少惡劣焊接環境下粉塵對運動部件影響，采用全封閉式結構，提高其系統可靠性[1]。由于復雜的形狀和嚴格的質量要求，轉向架是另一種采用弧焊很難焊接的工件。