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焊接机器人工作站组成结构

发布时间:2021-06-18  点击次数:1268 次
该焊接机器人系统由机器人手臂、控制器、驱动器、教学箱、焊机、变位器、转台等周边设备、焊接夹具、安全装置组成。(如图所示)电机驱动的机器人,控制器和驱动器一般安装在控制箱内;对于智能机器人,还应该有传感器系统,如激光或相机传感器及其控制设备。
 
1)机械臂
 
机器人手臂,又称机械手,是机器人的操作部分。直接驱动末端机械手实现各种运动和操作。它的结构是多样的,完全取决于任务的需要。其追求的目标是高精度、高速度、高灵活性、大工作空间和模块化。主要有三种结构形式:机床型,常用于简单和特殊的焊接机器人;全铰接式,其位置和姿态都是通过旋转运动实现的,目前主要使用机械手;平面关节式,除上下运动由直线运动组成外,其余均由旋转运动组成,在装配机器人中应用广泛。
 
2)驱动器
 
由于大多数焊接机器人是由伺服电机驱动的,下面介绍4种常用的电机驱动器。步进电机驱动器采用步进电机,特别是细分步进电机作为驱动源。它一般是开环控制,多用于经济型工业机械;直流伺服电机系统可以实现三位置、速度、加速度。闭环控制,精度高,调速范围宽,动态性能好;交流电动机伺服系统驱动程序,使用交流伺服电机系统,直流伺服系统的所有优点,因为交流电动机没有碳刷,良好的动态特性,以便新机器人不仅事故率很低,不需维护的时间大大增加,加速(减速)速度也快。它正在机器人中推广和采用;直接驱动电机驱动器是机器人驱动器的新发展。直接驱动电机,低速时仍能输出稳定功率。而且动态质量高,消除了减速机构,可以直接驱动关节,既简化了机构又提高了效率,是机器人驱动的发展方向。机器人的驱动器布局采用一个关节和一个驱动器。驱动器的基本组成是:电源、功放板、伺服控制板、电机、测角仪、转速表和制动器。机器人驾驶员是一种要求很高的驱动系统。它不仅要保证提供足够的动力来驱动机器人手臂的关节,而且要实现快速频繁的启动和停止,准确的定位和运动。这就要求使用位置闭环、速度闭环和加速度闭环三个运动闭环,所以在驱动器上安装了高精度的角度测量和速度测量传感器。同时,为了保护电机和电路,须有电流闭环。
 
3)控制器
 
机器人控制器是机器人的核心部件,它实现了机器人的所有信息处理和机器人手臂的运动控制。焊接机器人控制器大多采用二次计算机结构。计算机是在虚线框架中。它的任务是计划和管理。当机器人处于教学状态,它接受每个教学点的位置和姿态信息发送的教学体系、运动参数和工艺参数,并通过计算,教学(联合)每一个点的坐标值转换成直角坐标的价值观和存储在计算机内存中。当机器人处于复制状态,它拿出它的位置和姿态协调价值逐点的内存,并执行圆形或线性插值操作根据一定时间内击败(也称为采样周期),计算每个插值点的位置和姿态坐标的值,这是路径规划生成。然后,逐点将每个插补点的位置和姿态坐标值转换为关节坐标值,并分配到各个关节。这是计算机的规划过程。二级计算机是执行计算机,其任务是对伺服电机进行闭环控制。从计算机接收到下一步各关节期望的位置和姿态后,再进行一次均匀细分,使运动轨迹更加平滑。然后将每个接头下一个精细步骤的期望值逐点发送到驱动电机,同时检测光电码盘信号,直到其准确到位。以上都是实时的过程,在控制过程中须完成大量的上述计算。
 
4)教学箱
 
教学盒是一种人机交互界面,用于人机交互教学。目前,人对机器人的教学方式有三种:手对手教学,也称全程教学,即由人握住机器人手臂的末端,根据实际情况驱动机器人。再次操作任务;教学箱进行教学,即由人通过教学箱操作机器人进行教学。这是目前常用的机器人教学方法,目前焊接机器人都采用这种方法;离线编程教学,即无需人工操作机器人进行现场教学,并可根据图纸在计算机上编程,然后输出到机器人控制器。它具有不占用机器人工时、易于优化、更安全等优点,是未来的发展方向
 
5)焊机
 
焊接机器人一般是基于数字焊机的。例如松下焊接机器人在日本的配套焊机是松下自己的数字焊机,接口是保密的。FANUC焊接机器人使用的配套焊机由日立代日立提供。开发和购买这种类型的焊机,同时保持接口保密。由于价格和技术问题,国内一些厂家在选择焊机时采用了灵活的解决方案。
 
目前成熟的焊接机器人一般采用交流伺服电机驱动的六自由度串联机器人。该方法工作空间大,转动灵活,速度快。问题是,某个关节的误差被随后的机制放大了。但从现有产品来看,通过伺服控制器等控制策略已经很好地解决了这个问题。

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