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焊接機器人的分類

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焊接機器人是一個機電一體化的設備,可以按用途、結構、受控運動方式、驅動方法等觀點對其進行分類。

  (1)按用途分類

  1) 弧焊機器人  由于弧焊工藝早已在諸多行業中得到普及,弧焊機器人在通用機械、金屬結構等許多行業中得到廣泛運用。弧焊機器人是包括各種電弧焊附屬裝置在內的柔性焊接系統,而不只是一臺以規劃的速度和姿態攜帶焊槍移動的單機,因而對其性能有著特殊的要求。在弧焊作業中,焊槍應跟蹤工件的焊道運動,并不斷填充金屬形成焊縫。因此運動過程中速度的穩定性和軌跡精度是兩項重要指標。一般情況下,焊接速度約取5~50mm/s,軌跡精度約為±0.2~0.5mm,由于焊槍的姿態對焊縫質量也有一定影響,因此,希望在跟蹤焊道的同時,焊槍姿態的可調范圍盡量大。

  2) 點焊機器人  汽車工業是點焊機器人系統一個典型的應用領域,在裝配每臺汽車車體時,大約60%的焊點是由機器人完成。最初,點焊機器人只用于增強焊作業(往已拼接好的工件上增加焊點),后來為了保證拼接精度,又讓機器人完成定位焊接作業。

  (2)按結構坐標系來分

  1) 直角坐標型  這類機器人的結構和控制方案與機床類似,其到達空間位置的三個運動(x、y、z)是由直線運動構成(見圖1),這種形式的機器人優點是運動學模型簡單,各軸線位移分辨率在操作容積內任一點上均為恒定,控制精度容易提高;缺點是機構龐大,工作空間小,操作靈活性較差。簡易和專用焊接機器人常采用這種形式。

  2) 圓柱坐標型  這類機器人在基座水平轉臺上裝有立柱,水平臂可沿立柱作上下運動并可在水平方向伸縮(見圖2)。這種結構方案的優點是末端操作可獲得較高速度,缺點是末端操作器外伸離開立柱軸心愈遠,其線位移分辨精度愈低。

  3) 球坐標型  與圓柱坐標結構相比較,這種結構形式更為靈活。但采用同一分辨率的碼盤檢測角位移時,伸縮關節的線位移分辨率恒定,但轉動關節反映在末端操作器上的線位移分辨率則是個變量,增加了控制系統的復雜性(見圖3)。

  4) 全關節型  全關節型機器人的結構類似人的腰部和手部,其位置和姿態全部由旋轉運動實現(見圖4),其優點是機構緊湊,靈活性好,占地面積小,工作空間大,可獲得較高的末端操作器線速度;其缺點是運動學模型復雜,高精度控制難度大,空間線位移分辨率取決于機器人手臂的位姿。


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