?機器人控制器的通用化、開放化和多軸協(xié)調(diào)控制

機器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機器人完成一定的動作或作業(yè)任務(wù)的裝置， 它是機器人的心臟， 決定了機器人性能的優(yōu)劣。傳統(tǒng)的機器人控制器基本上采用專用的計算機、 專用的機器人語言和專用的操作系統(tǒng)設(shè)計的， 結(jié)構(gòu)封閉， 表現(xiàn)出開放性差、 軟件獨立性差、 擴展性差、 缺少網(wǎng)絡(luò)功能等缺點， 它嚴(yán)重地影響了機器人的發(fā)展和應(yīng)用水平。在這種情況下， 開發(fā)開放式的機器人控制系統(tǒng)顯得非常迫切， 同時開放式機器人控制器也是當(dāng)前控制系統(tǒng)的主流和發(fā)展趨勢。人機對話人機對話意味著自動化程度的提高，同時也給我們帶來了效率和效益。

目前各機器人廠商的控制柜都具有多軸協(xié)調(diào)控制能力， 用于多機器人焊接系統(tǒng)， 即若干個機器人通過合作與協(xié)調(diào)而完成某一任務(wù)。例如 MOTOMAN的機器人控制柜 NX100 可控制 4 臺弧焊機器人同時作業(yè)， 使生產(chǎn)效率進一步提高。由于1臺控制柜可統(tǒng)一控制多臺機器人，所以機器人間無需聯(lián)鎖。汽車是焊接機器人的用戶，也是早的用戶，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機器人占全部焊接機器人的76%。

焊接過程中， 可根據(jù)作業(yè)內(nèi)容選擇多臺機器人協(xié)調(diào)作業(yè)， 或選擇單臺機器人獨立作業(yè)， 控制器實時監(jiān)控手臂間的干涉， 即使在示教中， 也能防止機器人間發(fā)生碰撞。

焊接機器人在高速列車生產(chǎn)中的應(yīng)用前景

隨著智能制造計劃的推進， 工業(yè)機器人在制造業(yè)中的應(yīng)用將會飛速發(fā)展。實際上， 近年來我國每年新裝機器人的臺套數(shù)都在以 50％/ 年的速度在增長。隨著機器人售價的降低和人工成本的增加， 使用機器人所帶來的經(jīng)濟效益越來越驅(qū)動企業(yè)使用機器人進行焊接。利用激光傳感器的三維信息獲取能力，可以對焊后的焊縫成形質(zhì)量和缺陷進行檢驗，發(fā)現(xiàn)成形不良、咬邊等缺陷。另一方面， 機器人的性能大幅提高，經(jīng)過了幾十年的積累， 機器人廠商已經(jīng)能夠針對不同的產(chǎn)品形式提供成套的設(shè)備， 包括機器人本體、變位機、 離線編程系統(tǒng)和傳感系統(tǒng)等， 大大降低了用戶使用機器人的難度。

在高速列車生產(chǎn)中， 北車集團已經(jīng)采用多套機器人系統(tǒng)進行鋁合金車體的焊接， 其轉(zhuǎn)向架的焊接已經(jīng)可用焊接機器人來完成。由于復(fù)雜的形狀和嚴(yán)格的質(zhì)量要求， 轉(zhuǎn)向架是另一種采用弧焊很難焊接的工件。為了獲得規(guī)定的熔透， 焊縫的定位要求非常關(guān)鍵。如何引進國外成熟的機器人應(yīng)用技術(shù)為我們所用，如何在焊接質(zhì)量控制上與國外接軌，如何培養(yǎng)國內(nèi)的焊接機器人市場等一系列問題都等待著我們進一步努力。采用裝有視覺系統(tǒng)的機器人已用于焊接這些工件， 其中所用的機器人帶有焊接參數(shù)自適應(yīng)控制的功能。

可以預(yù)見， 在高速列車生產(chǎn)中采用機器人焊接無疑可以提高產(chǎn)品質(zhì)量， 為實現(xiàn)智能制造奠定基礎(chǔ)。

焊接機器人的焊槍編程

要想焊接機器人得到好的焊接效果，除了硬件設(shè)施，像是配套機器人焊槍 ，清槍裝置等設(shè)備外，好的編程也是必不可少的，好的編程需要注意以下這么步驟。

1. 選擇合理的焊接順序。以減小焊接變形、焊走路徑長度來制定焊接順序。2. 焊槍空間過渡要求移動軌跡較短、平滑、安全。3. 優(yōu)化焊接參數(shù)。為了獲得的焊接參數(shù)，制作工作試件進行焊接實驗和工藝評定。4. 合理的變位機位置、焊槍姿態(tài)、焊槍相對接頭的位置。工件在變位機上固定之后，若焊縫不是理想的位置與角度，就要求編程時不斷調(diào)整變位機，使得焊接的焊縫按照焊接順序逐次達到水平位置，同時要不斷調(diào)整機器人各軸的位置，合理的確定焊槍相對接頭的位置、角度與焊絲伸出長度。工件的位置確定之后，焊槍相對接頭的位置通過編程者的雙眼觀察，難度較大。這就要求編程者善于總結(jié)積累經(jīng)驗。5. 及時插入清槍程序。編寫一定長度的焊接程序后，應(yīng)及時插入清槍程序?？梢苑乐购附语w濺堵塞焊接火口和導(dǎo)電嘴，保證焊槍的清潔，提高火口的使用壽命。采用焊接機器人工作站或自動焊接專機是提高和穩(wěn)定焊接質(zhì)量的重要途徑，而且隨著勞動力成本的提高，機器人焊接的成本優(yōu)勢越來越明顯。6. 編制程序一般不能一步到位，要在機器人焊接過程中不斷檢驗和修改，調(diào)整焊接參數(shù)及焊槍姿態(tài)等，才會形成一個好程序。

點焊機器人的特點

由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以點焊機器人的變壓器必須盡量小型化。對于容量較小的變壓器可以用50Hz工頻交流，而對于容量較大的變壓器，工業(yè)上已經(jīng)開始采用逆變技術(shù)把50Hz工頻交流變?yōu)?00～700Hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600～700Hz交流電焊接，也可以再進行二次整流，用直流電焊接，焊接參數(shù)由定時器調(diào)節(jié)。目前，新型定時器已經(jīng)微機化，因此機器人控制柜可以直接控制定時器，無需另配接口。點焊機器人的焊鉗，用電伺服點焊鉗，焊鉗的張開和閉合由伺服電機驅(qū)動，碼盤反饋，使焊鉗的張開度可以根據(jù)實際需要任意選定并預(yù)置，而且電極間的壓緊力也可以無級調(diào)節(jié)。要想焊接機器人得到好的焊接效果，除了硬件設(shè)施，像是配套機器人焊槍，清槍裝置等設(shè)備外，好的編程也是必不可少的，好的編程需要注意以下這么步驟。

　電伺服點焊鉗具有如下優(yōu)點：

　　（1）每個焊點的焊接周期可大幅度降低，因為焊鉗的張開程度是由機器人控制的，機器人在點與點之間的移動過程，焊鉗就可以開始閉合；而焊完一點后，焊鉗一邊張開，機器人就可以一邊位移，不必等機器人到位后，焊鉗才閉合或焊鉗完全張開后機器人再移動。

　　（2）焊鉗張開度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整，只要不發(fā)生碰撞或干涉，可盡可能減少張開度，以節(jié)省焊鉗開度，節(jié)省焊鉗開合所占的時間。

　?。?）焊鉗閉合加壓時，不僅壓力大小可以調(diào)節(jié)，而且在閉合時兩電極是輕輕閉合，可減少撞擊變形和噪聲。