工业机器人焊接路径规划研究与应用

摘要：随着现代科学技术的快速发展，传统工业领域发生了质的飞跃，不仅提高了应用质量和效率，而且有效降低了应用成本，为企业的发展提供了坚实的动力。随着工业化的快速发展，机器人技术在中国也得到了极大的发展，并广泛应用于工业领域。基于此，本文结合工业机器人及其组成，主要分析了工业机器人的焊接原理和程序。

关键词：工业机器人;焊接;应用

随着工业机器人在车身焊接线上的广泛应用，其工作效率越来越受到重视。工业机器人的路径规划是否合理是影响其工作效率的一个非常重要的因素。如果能在保证焊接质量的同时进一步提高焊接效率，就能有效降低生产成本。目前，工业机器人已经广泛应用于物流、电子、化工等领域，这对提高工业企业的效率、提升产品质量、降低成本具有重要意义。

一、工业机器人概述

在工业领域的发展中，机器人得到了广泛的应用，尤其是在汽车零部件制造和汽车相关行业，机器人的应用价值非常显著。就工业机器人的发展而言，作为各国政府支持的重点项目，它是具有巨大发展空间的新兴产业之一。通常，工业机器人主要有三个部分，即机械、控制和传感;这三个部分可以分为六个系统：

1.机械结构体系

从这一部分来看，工业机器人可以大致分为并联机器人和串联机器人。在国内使用的早期工业机器人中，串联机构相对较多;然而，目前，使用并联机构的工业机器人的数量正在逐渐增加。从并联机构的角度来看，主要需要通过动平台和定平台用两个独立的运动链来连接它们。因此，该机构同时具有两个（或多个）自由度，可以形成由并联驱动的闭环结构。此外，在并联机构中，其主要部件包括手腕、手臂等。手腕主要负责主体与工具之间的连接，而手臂活动区域的影响空间相对较大。通过比较串联机器人和并联机器人，发现后者具有更大的承载能力、更大的刚度、更小的运动载荷和更稳定的结构，更适合目前工业机器人的应用。

2.驱动系统

这个系统主要需要给机械结构提供动力。根据电源的不同，系统一般可分为气动、液压、机械和电气四种类型。在早期的应用中，大多采用液压驱动的工业机器人，但液压系统存在噪声、泄漏和低速不稳定等问题。因此，目前只有大型重型机器人或一些特殊场合使用液压驱动的方法。现阶段，工业机器人中应用最广泛的方式是电驱动，电驱动响应更快，驱动力更大。同时，它的电源更方便拿取，检测、传输和处理信号的能力也更方便。它可以方便灵活地用于多种不同的控制模式。

3.感知系统

该系统可以将环境信息和机器人内部信息转化为机器之间可以通过信号理解和应用的信息和数据。除了这些相关信号，系统还需要感应与其工作状态相关的机械量，如速度、力、位移等。在当前工业机器人的研发中，视觉感知技术是一个关键方面。作为反馈视觉信号的视觉伺服系统，该系统可以有效地控制机器人的姿态和位置。

4.控制系统

该系统主要通过结合传感器反馈的信号和操作指令来控制机器人的执行机构，并通过相关指令的控制来指令机器人的相关机构动作，从而实现指定的功能。在工业机器人的动作中，如果不具备相应的信息反馈功能，一般可视为开环控制系统;相反，它是闭环控制系统。另外，在工业机器人控制系统中，由于控制原理不同，也可以分为以下三种：程序控制系统;人工智能控制系统;自适应控制系统。由于控制运动形式的不同，可分为以下两种：点控制;连续轨迹控制。

5.人机交互系统

该系统主要实现人与机器人的关联，通过相关程序的设置实现人对机器人的控制。例如计算机标准终端、信息显示板、危险报警装置等。是人机交互系统功能的体现。

6.机器人-环境交互系统

在工业机器人的设计中，该系统非常关键，能够在机器人与外部环境的协调和连接中发挥重要作用。其主要表现为功能单元的集成，如加工制造单元、装配单元、焊接单元等。此外，在实际设计和应用中，可以同时使用多个机器人，将其设计集成到相对复杂的功能单元中，完成复杂的指令。

二、工业机器人焊接原理分析

熔接，即焊接，是将两种（或两种以上）相同或不同的材料压制加热（或两者同时压制加热）以促进两个工件原子结合的加工连接方式。目前，焊接技术在许多领域的生产和加工中得到应用。在工业机器人的加工制造中，焊接技术也是必不可少的机械技术之一。从构成工业机器人焊接系统的部件来看，参与操作的主要有两个部分，一是焊接设备;第二，机器人。在这两部分中，机器人的主要部件有：控制柜（硬件和软件）;机器人身体的两个部分。从焊接设备方面（本文主要以电焊和电弧焊为例），主要包括以下几个部分：焊接电源（控制系统）;（2）焊枪（钳子）;送丝机（电弧焊）等。

三、工业机器人焊接工艺分析

在具体的焊接中，焊接程序一般可以分为以下几个环节：首先，安装和拧紧工件：在这个环节中，要应用平焊夹具来放置和固定工件;二、新建程序：这一步你需要在教学框中启动“程序管理”，新建一个程序;三、ARCON指令;四、修改焊接参数：此环节需要结合焊接材料，修改设置焊接参数;五、确定灭弧点：将TCP移动到工件上的灭弧点，同时输入ARCOF命令;第六，将焊枪放回安全（或指定）位置;第七，在示教模式下检查程序：先按住“使能开关”，再按“前进”，使编写的程序在空载状态下运行，确认机器人TCP处于正确的运动轨迹后，再启动自动焊接程序;八、复制操作：当机器运行到安全区域时，调整焊丝干伸长度和保护气体流量;将光标移动到节目的第一行，切换到“再现模式”;打开伺服使能，启动“转换应用”键;按下“开始”键，程序可以自动激活并运行。

结合上述焊接程序，在完整焊接中，从程序的初始到终止一般有10个具体过程，描述如下：

①程序开头：MAIN;

②移动至待机区域：MOVJP1，V50，Z0;

③移动至焊接开始区域：MOVJP2，V50，Z0;

④移动至焊接点：MOVJP3，V50，Z0;

⑤开始引弧、焊接：ARCONAC200，AV24，V50，T1;

⑥移动至焊接结束区域：MOVJP4，V50，Z0;

⑦熄弧，结束焊接：ARCOFFAC150，AV22，T1;

⑧移动至焊接结束区域：MOVJP5，V50，Z0;

⑨移动至安全位置：MOVJP6，V50，Z0;

⑩结束程序：END。

综上所述，随着中国工业化进程的加快，机器人在工业领域的使用越来越频繁。本文对工业机器人的焊接工艺进行了详细的分析，希望能为提高工业机器人的焊接质量提供一些参考。

参考文献

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[2]柏慧，王春梅.工业机器人在自动化控制领域中的应用研究[J].内燃机与配件，2020（23）

[3]燕小勇.焊接机器人焊缝轨迹的自动跟踪控制与探索[J].电子世界， 2020（21）

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