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焊接机器人运动控制系统

焊接机器人运动控制系统中的硬件一般包括：

控制计算机。控制系统的调度指挥机构。一般为微型机，其微处理器有32位、64位等，如奔腾系列CPU以及其他类型CPU；

示教盒。示教焊接机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作。

示教盒拥有自己***的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现人机信息交互；

操作面板。由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作；

硬盘和软盘存储器。存储焊接机器人工作程序以及各种焊接工艺参数数据库的外围存储器；

数字和模拟量输入输出。各种状态和控制命令的输入或输出。

打印机接口。记录需要输出的各种信息。

传感器接口。用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。对一般的点焊或弧焊机器人来说，控制系统中并不设置力觉、触觉和视觉传感器。

轴控制器。完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。

辅助设备控制。用于和焊接机器人配合的辅助设备控制，如焊接电源系统、焊枪（焊钳）、焊接装系统等。

焊接机器人的应用

焊接机器人在提高生产效率方面的应用

（1）提升精度，确保高速焊接

企业在生产中应用机器人意味着追求效率、焊接质量，因此各机器人厂家都在焊接速度上寻求突破，而机器人在轨迹控制上的精度是高速焊接的可靠保证。

机器人在新一代控制器NX100中，应用ARM（AdvancedRobotMotion）控制技术将各轴的惯性矩、重力矩、机器人安装位置等因素纳入运动控制计算，大大提高了运动轨迹的精度。如，在焊接工作站中，我们会遇到各种机器人安装形式（如图1a），在每种安装方式中，机器人各轴所受的重力矩各不相同，我们只要在ARM控制中正确地设置机器人对地面的角度（如图1b），就会克服各种安装方式对轨迹精度造成的不利影响。

（2）双机协调焊接功能

有时我们会遇到长形工件，焊缝分布在工件的两端，若采用1台机器人进行焊接，会出现因两端不同时焊接而造成焊接变形不一致，从而使工件在长度方向上扭转变形，焊接后的工件难以符合尺寸要求。针对这种类型的工件，我们常采用2台机器人同时协调焊接的方式，这就促生了两台机器人双机协调焊接技术。在汽车后桥和消声器的焊接中，经常会使用到该项技术。

2台机器人对应1个由机器人外部轴驱动的变位机，在变位机顺长摆放的工件上有两个镜像对称的部件，两条相似的环焊缝需要两台机器人在变位机旋转的同时实现同步协调焊接，通过这种方式可以将焊接生产的效率提高1倍。

焊接自动化行业发展趋势

由单机焊接自动化装备到数字化焊接车间实现点线面的阶段式发展

焊接自动化装备制造技术含量高，通常集焊接工艺、自动控制、精密机械设计制造等多种技术于一体，随着工业自动化、智能化、数字化等技术的日益发展和广泛应用，焊接自动化正在由单机焊接自动化装备向焊接自动化生产线和数字化焊接车间发展。

“十三五”期间，以及未来“中国制造2025”的实现，促使我国制造业发展的***是利用***的自动化、智能化、数字化技术来实现工业转型升级和新型产业的发展，为焊接自动化行业提供广阔的发展空间。

行业技术水平与发展趋势

目前，我国焊接自动化装备制造企业已经可按客户的不同需求，设计、制造、集成各种类型的专用焊接自动化装备，并大量采用计算机控制技术。部分焊接自动化装备还配备了焊缝自动跟踪系统和图像监控系统，确保了焊接过程中的焊接质量。

焊接机器人将推动未来焊接自动化发展

随着科技水平的进步，人们对焊接质量的要求也越来越高。自动化生产要求减少人力，提高产品一致性，提高产品质量，更适合大批量生产，降低生产成本，提高生产效率。而人工焊接时，由于受到技术水平、疲劳程度、责任心、生理极限等客观和主观因素的影响，难以较长时间保持焊接工作的稳定性和一致性。而且，由于焊接恶劣的工作条件，愿意从事手工焊接的人在减少，熟练的技术工人更有短缺的趋势。可以说，焊接机器人很大程度上满足了焊接自动化的要求。

自动化生产方面的优势可以总结为以下几条：

(1)稳定和提高焊接质量，保证其均一性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度和伸长量等对焊接结果有着决定作用。采用机器人焊接时，每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量稳定。而人工焊接时，焊接速度、干伸长量等都是变化的，很难做到质量的均一性。

(2)改善了劳动条件。采用机器人焊接，工人只需要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等。对于点焊来说，工人无需搬运笨重的手工焊钳，使工人从高强度的体力劳动中解脱出来。