【正文】 器人采用履帶式移動機構(gòu)，由兩個電機分別帶動兩個無 軌道履帶運動。這兩種移動機構(gòu)都無法很好地滿足焊接的實際要求。 爬行機構(gòu) 移動方式 目前移動機器人采用的移動機構(gòu)類型主要有輪式、步行式和履帶式三種。 焊接機器人運動機構(gòu)的任務(wù)是攜帶焊接裝置，移動到工件壁面上所需到達的任意位置。依靠永磁磁鋼、扼鐵與被焊工件間形成強磁路所構(gòu)成的吸附磁路吸附在所需焊接的鋼構(gòu)件上。該機器人的運動機構(gòu)由爬行機構(gòu)和十字滑塊組成；焊接系統(tǒng)包括有焊接電源、送氣送絲機構(gòu)、焊炬擺動機構(gòu)組成；檢測系統(tǒng)包括有激光圖像傳感器，霍爾傳感器，限位開關(guān)和位移傳感器等各種傳感器來得到各種可用于控制的信息與信號；控制部分由控制器、人機界面、驅(qū)動電路及設(shè)備、遠程操作盒等幾部分組成。但是，由于種種原因，我國的焊縫跟蹤技術(shù)大都還停留在實驗室中，在生產(chǎn)中應(yīng)用的絕大部分還是針對特定焊接對象、工藝和焊接狀況的焊縫跟蹤系統(tǒng)，能夠形成商業(yè)化的產(chǎn)品非常少見，而這正是我國在焊縫跟蹤領(lǐng)域與發(fā)達國家的最大差距所在 [12]。計算機圖像法控制技術(shù)也在 80 年代研究成功，如水電部電力建設(shè)研究所研制成功 DL64 固態(tài)圖像傳感器進行焊縫跟蹤的裝 置。 80 年代末，潘院士在電弧傳感器結(jié)構(gòu)及控制方面又進行了新的研究，研制出一種空心馬達式高速旋轉(zhuǎn)掃描電弧傳感器，并成功地對一種無道軌的自動小車進行跟蹤控制，獲得了專利 [[10]。 20 世紀(jì) 80 年代后期，微機跟蹤和電視跟蹤技術(shù)得到迅速發(fā)展，從而為傳統(tǒng)焊接自動化向現(xiàn)代焊接自動化發(fā)展奠定了基礎(chǔ) [9]。天水電氣傳動研究所和上海造船工藝研究所合作，研制的光電跟蹤裝置用于螺旋管焊接和船舶的焊接生產(chǎn)中。 1mm。 60～ 70 年代后期發(fā)展了電磁跟蹤、 光電跟蹤、電弧跟蹤、激光跟蹤等非接觸跟蹤技術(shù)。 我國已發(fā)展了各種類型的傳感器技術(shù)，控制坐標(biāo)已從單坐標(biāo)和雙坐標(biāo)發(fā)展到了多坐標(biāo)。 焊接是工業(yè)機器人應(yīng)用最重要的領(lǐng)域之一，隨著國外對工業(yè)機器人在焊接方面的研究應(yīng)用，基于生產(chǎn)實踐的需要，我國也開始了焊接機器人的研究。焊機和機器人融合的優(yōu)點主要有焊機和焊槍的動作能夠?qū)崿F(xiàn)同步的精確控制，便于實現(xiàn)縝密的焊接條件控制，并使焊接系統(tǒng)小型化。并于 2021 年研制出了TAWERS 機器人，實現(xiàn)了焊機和機器人的融合，即由機器人控制器直接控制焊接波形。由于采用旋轉(zhuǎn)電弧焊時，焊絲能夠以 50Hz 以上的頻率旋轉(zhuǎn)，所以用這種 技術(shù)進行焊縫跟蹤時，其跟蹤精度比機器人經(jīng)常采用的擺動焊（擺動頻率小于 10Hz）要高得多 [8]。而瑞士的 ABB 等其他公司也有類似的控制器產(chǎn)品，如 ABB 的第五代機器人控制器 IRC5[67]。例如，日本安川公司的新型焊接機器人控制器 NX100 技術(shù)中，一臺控制器能同時控制四臺機器人共 36 軸（每臺機器人有本體 6 個軸， 3 個外部軸），并且能夠使用軟 PLC對周圍裝置進行控制。 焊接機器人的技術(shù)水平在不斷的進步，目前，焊接機器人幾乎全部采用交流伺服電機驅(qū)動，這種電機因為沒有電刷，故障率很低。 第三代是指裝有多種傳感器，接收作業(yè)指令后能根據(jù)客觀環(huán)境自行編程的高度適應(yīng)性智能焊接機器人，由于人工智能技術(shù)的發(fā)展相對滯后，這一代機器人正處于試驗研究 階段。 從 20 世紀(jì) 60 年代誕生和發(fā)展到現(xiàn)在，焊接機器人可大致分為三代： 第一代是指基于示教再現(xiàn)工作方式的焊接機器人，由于其具有操作簡便、不需要環(huán)境模型、示教時可修正機械結(jié)構(gòu)帶來的誤差等特點，在焊接生產(chǎn)中得到大量使用。這其中大約有半數(shù)是焊接機器人。盡管自主移動機器人的實用化研究還不夠完善，但移動機器人是解決無軌道，無導(dǎo)向，無范圍限制焊接的良好方案。機器人焊接過程的自主化和智能化已經(jīng)成為科研工作者的一個研究重點。例如：石化工業(yè)中的大型儲油罐、球罐，造船業(yè)中的各種輪船，對這類產(chǎn)品的焊接，就很難實現(xiàn)自動化，許多建設(shè)工作仍然采用人工 焊接 [3]。二是它必須用編程或示教進行工作，對不規(guī)則的焊縫，特別是在焊接過程中焊縫發(fā)生形變時，則很難適應(yīng)。同時改善了工人的勞動環(huán)境 [2]。焊接機器人的誕生是焊接自動化革命性的進步，它突破了焊接剛性自動化的傳統(tǒng)方式，開拓了一種柔性自動化的生產(chǎn)方式，從而使中小批量的產(chǎn)品自動化焊接成為可 [1]。近 20 年來，在半自動焊、專機設(shè)備以及自動焊接技術(shù)方面已取得了許多研究和應(yīng)用成果，表明焊接過程自動化已成為焊接技術(shù)新的生長點之一。因此，保證焊接產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性、提高生產(chǎn)率和改善勞動條件已成為現(xiàn)代焊接制造工藝發(fā)展亟待解決的問題。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，焊接已從簡單的構(gòu)件連接方法和毛坯制造手段，發(fā)展成為制造業(yè)中一項基礎(chǔ)工藝，一種生產(chǎn)尺寸精確的產(chǎn)品的生產(chǎn)手段。內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 1 第 1 章 緒論 焊接是制造業(yè)中最重要的工藝技術(shù)之一。它在機械制造、核工業(yè)、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和電子等行業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛。傳統(tǒng)的手工焊接已不能滿足現(xiàn)代高技術(shù)產(chǎn)品制造的質(zhì)量、數(shù)量要求。電子技術(shù)、計算機技術(shù)、數(shù)控及機器人技術(shù)的發(fā)展為焊接過程自動化提 供了十分有利的技術(shù)基礎(chǔ)，并已滲透到焊接各領(lǐng)域中。從 21 世紀(jì)先進制造技術(shù)的發(fā)展要求看，焊接自動化生產(chǎn)已是必然趨勢。 焊接機器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車、工程機械、摩托車等行業(yè)，極大地提高了焊接生產(chǎn)的自動化水平，使焊接生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量產(chǎn)生了 質(zhì)的飛躍。但是，現(xiàn)在焊接領(lǐng)域中自動化程度最高的手臂式機器人在使用時有兩個局限性：一個是它的活動范圍較小，因為它像一個手臂，手臂長 ~2 米，也就是其活動半徑，所以焊接的工件不能太長，最大范圍也不能超過 2 米。然而，許多大型工件體積非常龐大，而且必須在工地和現(xiàn)場進行焊接。因此，給焊接機器人加裝各種傳感器，使它們具有焊接路徑自主獲取、焊縫跟蹤以及焊接參數(shù)在線調(diào)整等能力，具有很高的實用價值。移動焊接機器人由于其良好的移動性、強的磁吸附力以及較高的智能，成為解決大型焊接結(jié)構(gòu)件自動化焊接的有效方法 [4]。 自 1962 年美國推出世界上第一臺 Unimate 型和 Versatra 型工業(yè)機器人以 來，越來越多的工業(yè)機器人投入生產(chǎn)使用中。焊接機器人是在工業(yè)機器人上裝備焊接系統(tǒng)，如送絲機、軟管、焊槍、焊炬或焊鉗， 并配備相應(yīng)內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 2 的焊接電源的自動化焊接裝備 [1]。 第二代是指基于一定傳感器信息的離線編程焊接機器人，得益于焊接傳感器技術(shù)和離線編程技術(shù)的不斷改進，這類機器人現(xiàn)已進 入應(yīng)用研究的階段。 隨著計算機控制技術(shù)的不斷進步，使焊接機器人由單一的示教再現(xiàn)型向多傳感、智能化方向發(fā)展將成為科研人員追求的目標(biāo) [5]?？刂破髦衅毡椴捎?32 位的計算機，除可以控制機器人本體的 5－ 6 個軸外，還可以使外圍設(shè)備和機器人協(xié)調(diào)聯(lián)動。與 NX100 配套的示教盒也采用了功能強大的 Windows CE 操作系統(tǒng)。 配套焊接系統(tǒng)也有很多新的進展，在 1993 年的埃森展覽會上，日本松下公司把旋轉(zhuǎn)電弧焊技術(shù)用于弧焊機器人。該公司還于 1993 年首先銷售在控制柜中內(nèi)藏焊機的機器人，依靠數(shù)字通訊技術(shù)實現(xiàn)了焊機和機器人的結(jié)合。其中焊機采用了頻率為 100kHz 的逆變電源，體積小巧，控制精度高。另外，該機器人把送絲機和機器人手臂做 成一體，使送絲機能夠配合焊槍的動作進行轉(zhuǎn)動，以保證送絲始終順暢。 20 世紀(jì) 50 年以來我國在焊縫自動跟蹤方面有了長足發(fā)展，技術(shù)水平不斷提高，并取得了許多應(yīng)用成果。 20 世紀(jì) 50～ 60 年代多采用接觸跟蹤，西安交通大學(xué)和三橋機車車輛 廠是中國從事接觸跟蹤和電磁跟蹤研究較早的單位。華中科技大學(xué)與湖北造船廠合作研制內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué) 3 成功全位置電磁跟蹤氣體保護焊機，跟蹤精度達177。華南理工大學(xué)與廣州造船廠共同研制的電磁立焊縫自動跟蹤焊機，用在萬噸輪的焊接上。哈爾濱焊接研究所與遼陽鋼廠合作研制的激光跟蹤裝置用于螺旋管焊接自動生產(chǎn)線等。 從 20 世紀(jì) 70 年代末開始，清華大學(xué)潘際鑾院士對電弧傳感焊縫跟蹤做了大量研究。 此外，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制成功了單片機控制高精度激光跟蹤系統(tǒng)，西北工業(yè)大學(xué)研制成功微處理機控制熔化極脈沖窄間隙焊縫自動跟蹤系統(tǒng)等，都獲得了較好的自動控制效果 [11]。 總的說來，我國的焊接研究人員對各種焊縫跟蹤方法進行了研究，并在某些特定的應(yīng)用中獲得了成功。