基于工業(yè)機(jī)器人的焊接生產(chǎn)技術(shù)與案例分析

1、四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院四川大學(xué)制造科學(xué)與工程學(xué)院基于工業(yè)機(jī)器人的焊接生產(chǎn)技術(shù)與基于工業(yè)機(jī)器人的焊接生產(chǎn)技術(shù)與案例分析案例分析一、焊接機(jī)器人概念及應(yīng)用一、焊接機(jī)器人概念及應(yīng)用二、焊接機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)研究二、焊接機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)研究三、焊接機(jī)器人的案例分析三、焊接機(jī)器人的案例分析一、焊接機(jī)器人概念及應(yīng)用 焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人。業(yè)機(jī)器人。根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISOISO）工業(yè)機(jī)器人術(shù)）工業(yè)機(jī)器人術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自

2、動(dòng)控制操作機(jī)（的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)（ManipulatorManipulator），具），具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。焊焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊接機(jī)器人就是在工業(yè)機(jī)器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。（割）槍的，使之能進(jìn)行焊接，切割或熱噴涂。 焊接機(jī)器人主要包括焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)兩部分。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源（包括

3、其控接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器對(duì)于智能機(jī)器人還應(yīng)有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。及其控制裝置等。世界各國(guó)生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬世界各國(guó)生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)機(jī)器關(guān)節(jié)機(jī)器人人，絕大部分有，絕大部分有6 6個(gè)軸。個(gè)軸。焊接工作站和焊接生產(chǎn)線焊接工作站和焊接生產(chǎn)線焊接工作站焊接工作站焊接生產(chǎn)線焊接生產(chǎn)線焊接方法焊接方法壓力焊壓力焊摩擦焊摩擦焊超聲波焊超聲波焊爆炸焊爆炸焊擴(kuò)散焊擴(kuò)散焊高頻焊高頻焊釬焊及封粘釬焊

4、及封粘軟釬焊軟釬焊硬釬焊硬釬焊封接封接粘接粘接熔熔焊焊電弧焊電弧焊電渣焊電渣焊等離子弧焊等離子弧焊電子束焊電子束焊激光焊激光焊手弧焊手弧焊氣體保護(hù)焊氣體保護(hù)焊埋弧焊埋弧焊電阻焊電阻焊( (點(diǎn)點(diǎn)焊焊) ) 弧焊機(jī)器人用于進(jìn)行弧焊機(jī)器人用于進(jìn)行自動(dòng)弧焊的工業(yè)機(jī)器人。自動(dòng)弧焊的工業(yè)機(jī)器人。一般的弧焊機(jī)器人是由示一般的弧焊機(jī)器人是由示教盒、控制盤、機(jī)器人本教盒、控制盤、機(jī)器人本體及自動(dòng)送絲裝置、焊接體及自動(dòng)送絲裝置、焊接電源等部分組成?？梢栽陔娫吹炔糠纸M成?？梢栽谟?jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)連續(xù)計(jì)算機(jī)的控制下實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡控制和點(diǎn)位控制。還軌跡控制和點(diǎn)位控制。還可以利用直線插補(bǔ)和圓弧可以利用直線插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)功能

5、焊接由直線及圓插補(bǔ)功能焊接由直線及圓弧所組成的空間焊縫。弧所組成的空間焊縫?；『笝C(jī)器人弧焊機(jī)器人 點(diǎn)焊機(jī)器人（點(diǎn)焊機(jī)器人（spot spot welding robotwelding robot） 用于點(diǎn)焊用于點(diǎn)焊自動(dòng)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。自動(dòng)作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人。世界上第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)于世界上第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)于19651965年開始使用，是美年開始使用，是美國(guó)國(guó)UnimationUnimation公司推出的公司推出的UnimateUnimate機(jī)器人，中國(guó)在機(jī)器人，中國(guó)在19871987年自行研制成第一年自行研制成第一臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人華宇華宇- -型點(diǎn)焊機(jī)器人型點(diǎn)焊機(jī)器人。點(diǎn)焊機(jī)器人點(diǎn)焊機(jī)器人 激光

6、焊接成為一種激光焊接成為一種成熟的無接觸的焊接方成熟的無接觸的焊接方式已經(jīng)多年，極高的能式已經(jīng)多年，極高的能量密度使得高速加工和量密度使得高速加工和低熱輸入量成為可能，低熱輸入量成為可能，焊接強(qiáng)度高，焊縫窄，焊接強(qiáng)度高，焊縫窄，熱影響區(qū)小，并且工件熱影響區(qū)小，并且工件變形量小。變形量小。激光焊接機(jī)器人激光焊接機(jī)器人 焊接機(jī)器人之所以能夠占據(jù)整個(gè)工業(yè)機(jī)器人焊接機(jī)器人之所以能夠占據(jù)整個(gè)工業(yè)機(jī)器人總量總量的的40%40%以上，與焊接這個(gè)特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為以上，與焊接這個(gè)特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)工業(yè)“裁縫裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，同時(shí)由于焊接煙塵

7、、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的同時(shí)由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣工作環(huán)境又非常惡劣，焊接質(zhì)量焊接質(zhì)量的好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起的好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的影響。決定性的影響。 我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車、摩托車、汽車、摩托車、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車工程機(jī)械、鐵路機(jī)車、航天、船舶、鐵路、鍋爐、航天、船舶、鐵路、鍋爐等幾等幾個(gè)主要行業(yè)。汽車是焊接機(jī)器人的最大用戶，也是最個(gè)主要行業(yè)。汽車是焊接機(jī)器人的最大用戶，也是最早用戶。早用戶。據(jù)統(tǒng)計(jì)，據(jù)統(tǒng)計(jì)，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的的焊接機(jī)器

8、人占全部焊接機(jī)器人的75%75%以上以上。20142014全球最具影響的全球最具影響的1010大焊接機(jī)器人企業(yè)大焊接機(jī)器人企業(yè)1 1、ABBABB機(jī)器人有限公司機(jī)器人有限公司2 2、庫(kù)卡機(jī)器人（、庫(kù)卡機(jī)器人（KUKAKUKA）3 3、OTCOTC公司公司4 4、發(fā)那科、發(fā)那科5 5、日本松下集團(tuán)、日本松下集團(tuán)6 6、日本安川（、日本安川（YaskawaYaskawa）7 7、日本那智不二越、日本那智不二越8 8、川崎機(jī)器人有限公司、川崎機(jī)器人有限公司9 9、現(xiàn)代重工、現(xiàn)代重工1010、新松機(jī)器人、新松機(jī)器人13采用機(jī)器人焊接，具有如下優(yōu)點(diǎn)：采用機(jī)器人焊接，具有如下優(yōu)點(diǎn)： 易于實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品質(zhì)量的

9、穩(wěn)定和提高，保證其均一性；易于實(shí)現(xiàn)焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定和提高，保證其均一性； 提高生產(chǎn)率，一天可提高生產(chǎn)率，一天可2424小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，機(jī)器人不會(huì)疲倦；小時(shí)連續(xù)生產(chǎn)，機(jī)器人不會(huì)疲倦； 改善工人勞動(dòng)條件，可在有害環(huán)境下長(zhǎng)期工作；改善工人勞動(dòng)條件，可在有害環(huán)境下長(zhǎng)期工作； 降低對(duì)工人操作技術(shù)難度的要求；降低對(duì)工人操作技術(shù)難度的要求； 縮短產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資；縮短產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資； 可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動(dòng)化?？蓪?shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品焊接自動(dòng)化。機(jī)器人焊接的特點(diǎn)機(jī)器人焊接的特點(diǎn)二、焊接機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)研究1、焊縫跟蹤技術(shù)的研究焊縫跟蹤技術(shù)的研究 焊接機(jī)器人施焊

10、過程中，實(shí)際焊接條件的變化往往會(huì)導(dǎo)致焊炬偏離焊接機(jī)器人施焊過程中，實(shí)際焊接條件的變化往往會(huì)導(dǎo)致焊炬偏離焊縫，從而造成焊接質(zhì)量下降甚至失敗。焊縫跟蹤技術(shù)的研究就是根據(jù)焊縫，從而造成焊接質(zhì)量下降甚至失敗。焊縫跟蹤技術(shù)的研究就是根據(jù)焊接條件的變化要求弧焊機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出焊縫的偏差。焊接條件的變化要求弧焊機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出焊縫的偏差。焊縫跟蹤焊縫跟蹤技術(shù)的研究以傳感器技術(shù)與控制理論方法為主，技術(shù)的研究以傳感器技術(shù)與控制理論方法為主， 其中其中傳感技術(shù)的研究又傳感技術(shù)的研究又以電弧傳感器和光學(xué)傳感器為主。以電弧傳感器和光學(xué)傳感器為主。電弧傳感器電弧傳感器是從焊接電弧自身直接是從焊接電弧自身直接提取

11、焊縫位置偏差信號(hào)，實(shí)時(shí)性好，焊提取焊縫位置偏差信號(hào)，實(shí)時(shí)性好，焊槍運(yùn)動(dòng)靈活，符合焊接過程低成本自動(dòng)槍運(yùn)動(dòng)靈活，符合焊接過程低成本自動(dòng)化的要求，適用于熔化極焊接場(chǎng)合。電化的要求，適用于熔化極焊接場(chǎng)合。電弧傳感弧傳感 器器的的基本原理是利用焊炬與工基本原理是利用焊炬與工件距離的變化而引起的焊接參數(shù)變化，件距離的變化而引起的焊接參數(shù)變化，來探測(cè)焊炬高度和左右偏差。來探測(cè)焊炬高度和左右偏差。接觸式焊縫跟蹤器接觸式焊縫跟蹤器 焊接機(jī)器人視覺控制技術(shù)焊接機(jī)器人視覺控制技術(shù)是通過對(duì)焊接區(qū)圖像進(jìn)行采集是通過對(duì)焊接區(qū)圖像進(jìn)行采集產(chǎn)生視頻信號(hào)送至圖像處理機(jī)，產(chǎn)生視頻信號(hào)送至圖像處理機(jī)，對(duì)圖像進(jìn)行快速處理并提取跟對(duì)

12、圖像進(jìn)行快速處理并提取跟蹤特征參量，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別和蹤特征參量，進(jìn)行數(shù)據(jù)識(shí)別和計(jì)算，通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解得到計(jì)算，通過逆運(yùn)動(dòng)學(xué)求解得到機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置給定值，最機(jī)器人各關(guān)節(jié)位置給定值，最后控制高精度的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，后控制高精度的末端執(zhí)行機(jī)構(gòu)，調(diào)整調(diào)整機(jī)器人的位姿。視覺控制機(jī)器人的位姿。視覺控制的關(guān)鍵在于視覺測(cè)量，在焊接的關(guān)鍵在于視覺測(cè)量，在焊接過程中視覺技術(shù)分為直接視覺過程中視覺技術(shù)分為直接視覺傳感和間接視覺傳感兩種形式。傳感和間接視覺傳感兩種形式。 光學(xué)傳感器光學(xué)傳感器的研究又以視覺傳感器為主，結(jié)合計(jì)的研究又以視覺傳感器為主，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理的最新技術(shù)，大大增強(qiáng)弧焊機(jī)器算機(jī)視覺和圖像處理的

13、最新技術(shù)，大大增強(qiáng)弧焊機(jī)器人的外部適應(yīng)能力。人的外部適應(yīng)能力。2 2、離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)的研究離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)的研究 機(jī)器人離線編程系統(tǒng)是機(jī)器機(jī)器人離線編程系統(tǒng)是機(jī)器人編程語(yǔ)言的拓廣，它利用計(jì)算人編程語(yǔ)言的拓廣，它利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人機(jī)圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的模型，利用一些及其工作環(huán)境的模型，利用一些規(guī)劃算法，通過對(duì)圖形的控制和規(guī)劃算法，通過對(duì)圖形的控制和操作，在不使用實(shí)際機(jī)器人的情操作，在不使用實(shí)際機(jī)器人的情況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)器人程序。器人程序。離線編程技術(shù)的理想離線編程技術(shù)的理想目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)編程目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全

14、自動(dòng)編程，即只需，即只需輸入工件的模型，離線編程系統(tǒng)輸入工件的模型，離線編程系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)制定相應(yīng)的中的專家系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)制定相應(yīng)的工藝過程并最終生成整個(gè)加工過工藝過程并最終生成整個(gè)加工過程的機(jī)器人程序。程的機(jī)器人程序。目前，還不能目前，還不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)編程，實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)編程，自動(dòng)編程技術(shù)自動(dòng)編程技術(shù)是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。18IGRIP（Interactive Graphics Robot Instruction Program）是美）是美國(guó)國(guó)Deneb公司推出的交互式機(jī)器人圖形編程與仿真軟件，擁有卓越的圖公司推出的交互式機(jī)器人圖形編程與仿真軟件，擁有卓越的圖形功能，可運(yùn)行在高

15、檔形功能，可運(yùn)行在高檔PC機(jī)上。機(jī)上。19 路徑功能是離線編程的一大特點(diǎn)，使得機(jī)器人工具的運(yùn)動(dòng)過程能可視路徑功能是離線編程的一大特點(diǎn)，使得機(jī)器人工具的運(yùn)動(dòng)過程能可視的記錄下來，以便于用戶的編輯，也可保存相應(yīng)位置點(diǎn)的工藝參數(shù)。用戶的記錄下來，以便于用戶的編輯，也可保存相應(yīng)位置點(diǎn)的工藝參數(shù)。用戶可以利用提供的命令對(duì)單個(gè)標(biāo)簽點(diǎn)或整條路徑進(jìn)行修改，從而改變機(jī)器人可以利用提供的命令對(duì)單個(gè)標(biāo)簽點(diǎn)或整條路徑進(jìn)行修改，從而改變機(jī)器人工具的運(yùn)動(dòng)過程或焊接參數(shù)，這要比示教編程的方便得多。由于路徑屬于工具的運(yùn)動(dòng)過程或焊接參數(shù)，這要比示教編程的方便得多。由于路徑屬于部件，所以路徑將與部件一起運(yùn)動(dòng)。這樣，當(dāng)工件重新裝夾

16、或變位機(jī)運(yùn)動(dòng)部件，所以路徑將與部件一起運(yùn)動(dòng)。這樣，當(dāng)工件重新裝夾或變位機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，用戶以前的工作將隨路徑被一起保留下來，而避免了示教方式所需的時(shí)，用戶以前的工作將隨路徑被一起保留下來，而避免了示教方式所需的重新示教操作。因此，路徑功能使離線編程的效率比示教編程的效率高得重新示教操作。因此，路徑功能使離線編程的效率比示教編程的效率高得多。多。 平平焊焊上上坡坡焊焊單位 開發(fā)方式 硬件平臺(tái) 主要應(yīng)用 華中理工大學(xué) 自主 微機(jī) 離線編程，通用 華南理工大學(xué) 自主 微機(jī) 離線編程，裝配 哈爾濱工業(yè)大學(xué) 自主 工作站 仿真及離線編程，通用 上海交通大學(xué) 二次 微機(jī) 圖形仿真，通用 北京航空航天大學(xué) 自主

17、微機(jī) 離線編程，PUMA262 清華大學(xué) 自主 微機(jī) 圖形仿真，通用 浙江大學(xué) 自主 微機(jī) 離線編程，裝配 沈陽(yáng)自動(dòng)化所 自主 工作站 離線編程，雙機(jī)器人裝配 洛陽(yáng)工學(xué)院 自主 微機(jī) 圖形仿真，通用 云南師范大學(xué) 二次 微機(jī) 離線編程，通用 國(guó)內(nèi)機(jī)器人離線編程技術(shù)研究情況國(guó)內(nèi)機(jī)器人離線編程技術(shù)研究情況3 3、仿真技術(shù)的研究仿真技術(shù)的研究 機(jī)器人在機(jī)器人在研制、設(shè)計(jì)和試研制、設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)過程中，經(jīng)常需要對(duì)其進(jìn)行過程中，經(jīng)常需要對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能分析以及運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能分析以及軌跡規(guī)劃設(shè)計(jì)，而機(jī)器人又是軌跡規(guī)劃設(shè)計(jì)，而機(jī)器人又是多自由度、多連桿空間機(jī)構(gòu)，多自由度、多連桿空間機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)

18、和動(dòng)力學(xué)問題十分復(fù)其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問題十分復(fù)雜，計(jì)算難度很大。雜，計(jì)算難度很大。 若將機(jī)械手作為仿真對(duì)象，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)若將機(jī)械手作為仿真對(duì)象，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù) 技技術(shù)和機(jī)器人學(xué)理論在計(jì)算機(jī)中形成幾何圖形，并動(dòng)畫顯示，然后術(shù)和機(jī)器人學(xué)理論在計(jì)算機(jī)中形成幾何圖形，并動(dòng)畫顯示，然后對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解分析、操作臂控制以及實(shí)際對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解分析、操作臂控制以及實(shí)際工作環(huán)境中的障礙避讓和碰撞干涉等諸多問題進(jìn)行模擬仿真，就工作環(huán)境中的障礙避讓和碰撞干涉等諸多問題進(jìn)行模擬仿真，就可以解決研發(fā)過程中出現(xiàn)的問題?？梢越鉀Q研發(fā)過程中出現(xiàn)的問題。4 4、遙控焊接技術(shù)的研究遙控焊

19、接技術(shù)的研究 遙控焊接是指人在離開現(xiàn)場(chǎng)遙控焊接是指人在離開現(xiàn)場(chǎng)的安全環(huán)境中對(duì)焊接設(shè)備和焊接的安全環(huán)境中對(duì)焊接設(shè)備和焊接過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，從而過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，從而完成完整的焊接工作。在核電站完成完整的焊接工作。在核電站設(shè)備的維修、海洋工程建設(shè)以及設(shè)備的維修、海洋工程建設(shè)以及未來的空間站建設(shè)中都要用到焊未來的空間站建設(shè)中都要用到焊接，這些環(huán)境中的焊接工作不適接，這些環(huán)境中的焊接工作不適合人類親臨現(xiàn)場(chǎng)，而目前的技術(shù)合人類親臨現(xiàn)場(chǎng)，而目前的技術(shù)水平還不可能實(shí)現(xiàn)完全的自主焊水平還不可能實(shí)現(xiàn)完全的自主焊接，因此需要采用遙控焊接技術(shù)接，因此需要采用遙控焊接技術(shù)。目前美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)對(duì)。目前

20、美國(guó)、歐洲、日本等國(guó)對(duì)遙控焊接進(jìn)行了深入的研究，遙控焊接進(jìn)行了深入的研究，國(guó)國(guó)內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)也正在進(jìn)行這內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學(xué)也正在進(jìn)行這方面的研究。方面的研究。5 5、多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制技術(shù)的研究多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制技術(shù)的研究 多機(jī)器人系統(tǒng)是指為完成某一任務(wù)由若干個(gè)機(jī)器人通過合作與協(xié)調(diào)組合多機(jī)器人系統(tǒng)是指為完成某一任務(wù)由若干個(gè)機(jī)器人通過合作與協(xié)調(diào)組合成一體的系統(tǒng)。當(dāng)給定多機(jī)器人系統(tǒng)某項(xiàng)任務(wù)時(shí)首先面臨的問題是如何組織成一體的系統(tǒng)。當(dāng)給定多機(jī)器人系統(tǒng)某項(xiàng)任務(wù)時(shí)首先面臨的問題是如何組織多個(gè)機(jī)器人去完成任務(wù)，如何將總體任務(wù)分配給各個(gè)成員機(jī)器人，即機(jī)器人多個(gè)機(jī)器人去完成任務(wù)，如何將總體任務(wù)分配給各個(gè)成員機(jī)器人，

21、即機(jī)器人之間怎樣進(jìn)行有效地合作。當(dāng)以某種機(jī)制確定了各自任務(wù)與關(guān)系后，問題變之間怎樣進(jìn)行有效地合作。當(dāng)以某種機(jī)制確定了各自任務(wù)與關(guān)系后，問題變?yōu)槿绾伪３謾C(jī)器人間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，即多機(jī)器人協(xié)調(diào)。對(duì)于由緊耦合子任為如何保持機(jī)器人間的運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)一致，即多機(jī)器人協(xié)調(diào)。對(duì)于由緊耦合子任務(wù)組成的復(fù)雜任務(wù)而言，協(xié)調(diào)問題尤其突出。務(wù)組成的復(fù)雜任務(wù)而言，協(xié)調(diào)問題尤其突出。多機(jī)器人焊接的協(xié)調(diào)控制是目多機(jī)器人焊接的協(xié)調(diào)控制是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)問題。前的一個(gè)研究熱點(diǎn)問題。6 6、工業(yè)、工業(yè)4.04.0總線控制技術(shù)總線控制技術(shù) EtherCATEtherCAT（以太網(wǎng)控制自動(dòng)化技術(shù)）是一個(gè)以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的（以太網(wǎng)控制自動(dòng)化

22、技術(shù)）是一個(gè)以以太網(wǎng)為基礎(chǔ)的開放架構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，開放架構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)，EtherCATEtherCAT名稱中的名稱中的CATCAT為為Control Control Automation TechnologyAutomation Technology（控制自動(dòng)化技術(shù)）首字母的縮寫。最初由（控制自動(dòng)化技術(shù)）首字母的縮寫。最初由德德國(guó)倍福國(guó)倍福自動(dòng)化有限公司自動(dòng)化有限公司(Beckhoff Automation GmbH) (Beckhoff Automation GmbH) 研發(fā)。研發(fā)。EtherCATEtherCAT為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能和拓?fù)涞撵`活性樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，它還符為系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性

23、能和拓?fù)涞撵`活性樹立了新的標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，它還符合甚至降低了合甚至降低了現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線的使用成本。的使用成本。EtherCATEtherCAT的特點(diǎn)還包括高精度的特點(diǎn)還包括高精度設(shè)備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協(xié)議。設(shè)備同步，可選線纜冗余，和功能性安全協(xié)議。三、焊接機(jī)器人的案例分析案例案例1 1 金屬波紋管機(jī)器人焊接系統(tǒng)金屬波紋管機(jī)器人焊接系統(tǒng) 波紋管焊接機(jī)器人，本體可達(dá)范圍波紋管焊接機(jī)器人，本體可達(dá)范圍1911mm1911mm，機(jī)器人系統(tǒng)，機(jī)器人系統(tǒng)9 9軸協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，雙軸協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)，雙立柱機(jī)器人變位機(jī)，可實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)立柱機(jī)器人變位機(jī)，可實(shí)現(xiàn)工件的翻轉(zhuǎn)與回轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)于機(jī)器人本體協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。與回轉(zhuǎn)

24、，實(shí)現(xiàn)于機(jī)器人本體協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。接觸傳感（接觸傳感（Touch-SenseTouch-Sense）可以解決焊縫）可以解決焊縫位置發(fā)生整體偏移的問題，電弧跟蹤位置發(fā)生整體偏移的問題，電弧跟蹤（Arc-SenseArc-Sense）可以解決工件焊接過程中）可以解決工件焊接過程中的變形造成的焊縫偏移及工件安裝誤差的變形造成的焊縫偏移及工件安裝誤差進(jìn)行，實(shí)時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)跟蹤補(bǔ)正。進(jìn)行，實(shí)時(shí)檢測(cè)、自動(dòng)跟蹤補(bǔ)正。 適合環(huán)形焊縫的中厚板工件的焊接，適合環(huán)形焊縫的中厚板工件的焊接，直徑長(zhǎng)度直徑長(zhǎng)度108mm108mm、1000mm1000mm、2000mm2000mm、3000mm3000mm。重復(fù)定位精度達(dá)。重復(fù)

25、定位精度達(dá)0.1mm0.1mm。新松激光焊接機(jī)器人 2011 2011年年5 5月新松公司與中船月新松公司與中船重工集團(tuán)簽訂了中厚船板激光電重工集團(tuán)簽訂了中厚船板激光電弧復(fù)合焊接項(xiàng)目，代表國(guó)產(chǎn)化首弧復(fù)合焊接項(xiàng)目，代表國(guó)產(chǎn)化首套激光電弧復(fù)合焊接裝備在船板套激光電弧復(fù)合焊接裝備在船板類大型結(jié)構(gòu)件焊接上的示范工程，類大型結(jié)構(gòu)件焊接上的示范工程，截至今年，新松公司已為中船重截至今年，新松公司已為中船重工提供三期激光工程裝備，應(yīng)用工提供三期激光工程裝備，應(yīng)用效果反饋良好，收到用戶一致肯效果反饋良好，收到用戶一致肯定。目前，新松公司正通過激光定。目前，新松公司正通過激光電弧復(fù)合焊接在船舶行業(yè)的市場(chǎng)電弧復(fù)合

26、焊接在船舶行業(yè)的市場(chǎng)應(yīng)用，進(jìn)一步拓展到鋼鐵、航天、應(yīng)用，進(jìn)一步拓展到鋼鐵、航天、石化等行業(yè)的規(guī)?；瘧?yīng)用，實(shí)現(xiàn)石化等行業(yè)的規(guī)模化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)新松激光電弧復(fù)合焊接成套裝備新松激光電弧復(fù)合焊接成套裝備市場(chǎng)效應(yīng)的持續(xù)增長(zhǎng)。市場(chǎng)效應(yīng)的持續(xù)增長(zhǎng)。我國(guó)第一臺(tái)弧焊機(jī)器人：華宇我國(guó)第一臺(tái)弧焊機(jī)器人：華宇型型 “ “華宇華宇型型”機(jī)器人是哈工機(jī)器人是哈工大在大在19851985年研制成功的一臺(tái)比較年研制成功的一臺(tái)比較完整的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括本完整的弧焊機(jī)器人系統(tǒng)，包括本體、控制器、示教盒和體、控制器、示教盒和3 3種焊接種焊接系統(tǒng)，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)的第一臺(tái)系統(tǒng)，是我國(guó)自行設(shè)計(jì)的第一臺(tái)弧焊機(jī)器人。焊接的控制技術(shù)在弧焊機(jī)器人。焊接的控制技術(shù)在國(guó)內(nèi)外是創(chuàng)新的