項目八機(jī)器人及電氣控制項目八機(jī)器人及電氣控制目的與要求：1.了解機(jī)器人的定義及作用2.掌握工業(yè)機(jī)器人的組成及分類3.了解示教輸入型機(jī)器人的操作4.掌握點焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人的組成及工作要求5.了解焊接機(jī)器人的相關(guān)控制6.了解焊裝電氣控制的構(gòu)成及作用重點：1.點焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人的組成及工作要求難點：1.點焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人的組成及工作要求《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述

隨著工業(yè)化的出現(xiàn)，人們期待一種能夠模仿人的某些動作，代替人完成某些工作，特別是一些危險、繁重的工作。這便是工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)生的背景。1.工業(yè)機(jī)器人的定義一種用于移動各種材料、零件、工具或?qū)Ｓ醚b置的，通過程序動作來執(zhí)行種種任務(wù)的，并具有編程能力的多功能操作機(jī)。一種帶有存儲器件和末端操作器的通用機(jī)械，它能夠通過自動化的動作替代人類勞動。一種自動化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器具備一些與人或者生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機(jī)器。中國

一種能自動控制，可重復(fù)編程，多功能、多自由度的操作機(jī)，能搬運(yùn)材料、工件或操持工具來完成各種作業(yè)。《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述

2.機(jī)器人的分類關(guān)于機(jī)器人如何分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，有的按負(fù)載重量分，有的按控制方式分，有的按自由度分，有的按結(jié)構(gòu)分，有的按應(yīng)用領(lǐng)域分。我國的機(jī)器人專家從應(yīng)用環(huán)境出發(fā)，將機(jī)器人分為兩大類，即工業(yè)機(jī)器人和特種機(jī)器人。所謂工業(yè)機(jī)器人就是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。而特種機(jī)器人則是除工業(yè)機(jī)器人之外的、用于非制造業(yè)并服務(wù)于人類的各種先進(jìn)機(jī)器人，包括：服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、軍用機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)器等。在特種機(jī)器人中，有些分支發(fā)展很快，有獨(dú)立成體系的趨勢，如服務(wù)機(jī)器人、水下機(jī)器人、軍用機(jī)器人、微操作機(jī)器人等?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.1機(jī)器人概述

2.機(jī)器人的分類分類名稱操作型機(jī)器人

程控型機(jī)器人

示教再現(xiàn)型機(jī)器人

數(shù)控型機(jī)器人

感覺控制型機(jī)器人適應(yīng)控制型機(jī)器人學(xué)習(xí)控制型機(jī)器人

智能機(jī)器人

簡要解釋

能自動控制，可重復(fù)編程，多功能，有幾個自由度，可固定或運(yùn)動，用于相關(guān)自動化系統(tǒng)中。

按預(yù)先要求的順序及條件，依次控制機(jī)器人的機(jī)械動作。

通過引導(dǎo)或其它方式，先教會機(jī)器人動作，輸入工作程序，機(jī)器人則自動重復(fù)進(jìn)行作業(yè)。

不必使機(jī)器人動作，通過數(shù)值、語言等對機(jī)器人進(jìn)行示教，機(jī)器人根據(jù)示教后的信息進(jìn)行作業(yè)。

利用傳感器獲取的信息控制機(jī)器人的動作。

機(jī)器人能適應(yīng)環(huán)境的變化，控制其自身的行動。

機(jī)器人能“體會”工作的經(jīng)驗，具有一定的學(xué)習(xí)功能，并將所“學(xué)”的經(jīng)驗用于工作中。以人工智能決定其行動的機(jī)器人。

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述

關(guān)于工業(yè)機(jī)器人分類，國際上沒有制定統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可按負(fù)載重量、控制方式、自由度、結(jié)構(gòu)、應(yīng)用領(lǐng)域等劃分。3.工業(yè)機(jī)器人的分類（1）按機(jī)器人的技術(shù)等級劃分

1）示教再現(xiàn)機(jī)器人第一代工業(yè)機(jī)器人能夠按照人類預(yù)先示教的軌跡、行為、順序和速度重復(fù)作業(yè)，示教可由操作員手把手進(jìn)行或通過示教器完成。

示教器示教手把手示教《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述2）感知機(jī)器人第二代工業(yè)機(jī)器人程具有環(huán)境感知裝置，能在一定度上適應(yīng)環(huán)境的變化。配備視覺系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人以焊接機(jī)器人為例，采用焊縫跟蹤技術(shù)，通過傳感器感知焊縫的位置，再通過反饋控制，機(jī)器人就能夠自動跟蹤焊縫，從而對示教的位置進(jìn)行修正，即使實際焊縫相對于原始設(shè)定的位置有變化，機(jī)器人仍然可以很好地完成焊接工作。類似的技術(shù)正越來越多的應(yīng)用于工業(yè)機(jī)器人。第二代機(jī)器人已進(jìn)入了使用化，在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述

3）智能機(jī)器人第三代工業(yè)機(jī)器人具有發(fā)現(xiàn)問題，并且能自主地解決問題的能力，尚處于實驗研究階段。

這類機(jī)器人具有多種傳感器，不僅可以感知自身的狀態(tài)，而且能夠感知外部環(huán)境的狀態(tài)，更為重要的是，能夠根據(jù)獲得的信息，進(jìn)行邏輯推理、判斷決策，在變化的內(nèi)部狀態(tài)與變化的外部環(huán)境中，自主決定自身的行為?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.1機(jī)器人概述（2）

按機(jī)器人的機(jī)構(gòu)特征劃分工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式直角坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)系

球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述y工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式z直角坐標(biāo)系x柱面坐標(biāo)系球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系直角坐標(biāo)機(jī)器人具有空間上相互垂直的多個直線移動軸，通過直角坐標(biāo)方向的3個獨(dú)立自由度確定其手部的空間位置，其動作空間為一長方體?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.1機(jī)器人概述θr工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式x直角坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)系球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)機(jī)器人主要由旋轉(zhuǎn)基座、垂直移動和水平移動軸構(gòu)成，具有一個回轉(zhuǎn)和兩個平移自由度，其動作空間呈圓柱形。《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述β工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式rθ直角坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)系球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系球面坐標(biāo)機(jī)器人空間位置分別由旋轉(zhuǎn)、擺動和平移3個自由度確定，動作空間形成球面的一部分?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.1機(jī)器人概述α工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式φ直角坐標(biāo)系θ柱面坐標(biāo)系球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系垂直多關(guān)節(jié)機(jī)器人模擬人手臂功能，由垂直于地面的腰部旋轉(zhuǎn)軸、帶動小臂旋轉(zhuǎn)的肘部旋轉(zhuǎn)軸以及小臂前端的手腕等組成，手腕通常有2~3個自由度，其動作空間近似一個球體。

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述zω2ω1工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)形式ω3直角坐標(biāo)系柱面坐標(biāo)系球面坐標(biāo)系多關(guān)節(jié)坐標(biāo)系水平多關(guān)節(jié)機(jī)器人結(jié)構(gòu)上具有串聯(lián)配置的兩個能夠在水平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)的手臂，自由度可依據(jù)用途選擇2~4個，動作空間為一圓柱體?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.1機(jī)器人概述按作業(yè)任務(wù)將工業(yè)機(jī)器人分為搬運(yùn)、碼垛、焊接、涂裝、裝配機(jī)器人。搬運(yùn)機(jī)器人

被廣泛應(yīng)用于機(jī)床上下料、沖壓機(jī)自動化生產(chǎn)線、自動集裝箱等的自動搬運(yùn)裝配流水線、碼垛搬運(yùn)。搬運(yùn)機(jī)器人

（3）按機(jī)器人的作業(yè)任務(wù)劃分

1）搬運(yùn)機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述碼垛機(jī)器人

被廣泛應(yīng)用于化工、飲料、食品、啤酒、塑料等生產(chǎn)企業(yè)，對紙箱、袋裝、罐裝、啤酒箱、瓶裝等各種形狀的包裝成品都適用。碼垛機(jī)器人2）碼垛機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述焊接機(jī)器人

最早應(yīng)用在裝配生產(chǎn)線上。開拓了一種柔性自動化生產(chǎn)方式，實現(xiàn)了在一條焊接機(jī)器人生產(chǎn)線上同時自動生產(chǎn)若干種焊件。焊接機(jī)器人3）焊接機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述一汽“紅旗”轎車機(jī)器人焊接線焊接機(jī)器人代替人類從事危險的焊接工作焊接時，可以精確地焊接很復(fù)雜的部分3）焊接機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述涂裝機(jī)器人被廣泛應(yīng)用汽車、汽車零配件、鐵路、家電、建材、機(jī)械等行業(yè)。

涂裝機(jī)器人

4）涂裝機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述機(jī)器人在進(jìn)行噴漆作業(yè)噴漆機(jī)器人可以完成對人體有害的噴漆工作能夠?qū)⑽矬w表面噴得很平滑5）噴漆機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.1機(jī)器人概述裝配機(jī)器人

被廣泛應(yīng)用于各種電器的制造行業(yè)及流水線產(chǎn)品的組裝作業(yè)，具有高效，精確，不間斷工作的特點。裝配機(jī)器人

6）裝配機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類焊機(jī)機(jī)器人作為當(dāng)前廣泛使用的先進(jìn)自動化焊接設(shè)備，具有通用性強(qiáng)、工作穩(wěn)定、操作方便、功能豐富等優(yōu)點，越來越受到人們的重視。《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類使用機(jī)器人完成一項焊接任務(wù)只需要操作者對它進(jìn)行一次示教，隨后機(jī)器人即可精確地再現(xiàn)示教的每一步操作。如讓機(jī)器人去做另一項工作，無須改變?nèi)魏斡布灰獙λ僮鲆淮问窘碳纯??！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類焊接機(jī)器人主要優(yōu)點有：1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量，保證其均勻性；2）提高勞動生產(chǎn)率，一天可24小時連續(xù)生產(chǎn);3）改善工人勞動條件，可在有害環(huán)境下工作；4）降低對工人操作技術(shù)的要求；5）縮短產(chǎn)品改型換代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資；6）可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化；7）能在空間站建設(shè)、核電站維修、深水焊接等極限條件下完成人工難以進(jìn)行的焊接作業(yè)；8）為焊接柔性生產(chǎn)線提供技術(shù)基礎(chǔ)?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類1.焊接機(jī)器人的分類及特點

世界各國生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)型機(jī)器人，絕大部分有6個軸，目前焊接機(jī)器人應(yīng)用中比較普遍的主要有3種：點焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人和激光焊接機(jī)器人。

c)激光焊接機(jī)器人機(jī)器人a)點焊機(jī)器人b)弧焊機(jī)器人《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類

工業(yè)機(jī)器人在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用最早是從汽車

裝配生產(chǎn)線上的電阻點焊開始的。最初，點焊機(jī)器人只用于增強(qiáng)焊作業(yè)，即往已拼接好的工件上增加焊點。后來，為保證拼接精度，又讓機(jī)器人完成定位焊作業(yè)。b)車門框架增強(qiáng)焊a)車門框架定位焊汽車車門的機(jī)器人點焊作業(yè)（1）點焊接機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類點焊機(jī)器人逐漸被要求有更全的作業(yè)性能，點焊用機(jī)器人不僅要有足夠的負(fù)載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩(wěn)，定位要準(zhǔn)確，以減少移位的時間，提高工作效率。具體來說如下：

1)安裝面積小，工作空間大；2)快速完成小節(jié)距的多點定位（如每0.3~0.4s移動30~50mm節(jié)距后定位）；3)定位精度高（±0.25mm），以確保焊接質(zhì)量；4)持重大（50~150kg），以便攜帶內(nèi)裝變壓器的焊鉗；5)內(nèi)存容量大，示教簡單，節(jié)省工時；6)點焊速度與生產(chǎn)線速度相匹配，同時安全可靠性好。《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類（2）弧焊接機(jī)器人

弧焊機(jī)器人弧焊機(jī)器人是用于弧焊（主要有熔化極氣體保護(hù)焊和非熔化極氣體保護(hù)焊）自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，其末端持握的工具是焊槍。

事實上，弧焊過程比點焊過程要復(fù)雜得多，被焊工件由于局部加熱熔化和冷卻產(chǎn)生變形，焊縫軌跡會發(fā)生變化。因此，焊接機(jī)器人的應(yīng)用并不是一開始就用于電弧焊作業(yè)。而是伴隨焊接傳感器的開發(fā)及其在焊接機(jī)器人中的應(yīng)用，使機(jī)器人弧焊作業(yè)的焊縫跟蹤與控制問題得到有效解決。

《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類

】熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)器人非熔化極氣體保護(hù)焊機(jī)器人弧焊機(jī)器人主要有熔化極焊接作業(yè)和非熔化極焊接作業(yè)兩種類型，具有可長期進(jìn)行焊接作業(yè)、保證焊接作業(yè)的高生產(chǎn)率、高質(zhì)量和高穩(wěn)定性等特點。隨著技術(shù)的發(fā)展，弧焊機(jī)器人人正向著智能化的方向發(fā)展。（2）弧焊接機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類a）座椅支架b）消音器汽車零部件的機(jī)器人弧焊作業(yè)

熔化極是以焊絲作為電極，通過焊絲的不斷熔化形成焊縫。

熔化極按照保護(hù)氣體又分為：活性氣體和惰性氣體。

活性氣體保護(hù)焊（MAG），有二氧化碳?xì)怏w，還有一般混合氣（例如82%氬氣（2）弧焊接機(jī)器人

+18%二氧化碳）等，焊接方法代碼：135。惰性氣體保護(hù)焊（MIG），焊接方法代碼：131（例如98%氬氣+2%二氧化碳）等。非熔化極惰性氣體保護(hù)焊（141）一般常用的是鎢極氬弧焊（TIG），保護(hù)氣體是純度≥99.98（%）的氬氣?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類為適應(yīng)弧焊作業(yè)，對弧焊機(jī)器人的性能有著特殊的要求。除在運(yùn)動過程中速度的穩(wěn)定性和軌跡精度是兩項重要指標(biāo)。其他性能如下：

1)能夠通過示教器設(shè)定焊接條件（電流、電壓、速度等）；2)擺動功能；3)坡口填充功能；4)焊接異常功能檢測；5)焊接傳感器（焊接起始點檢測、焊縫跟蹤）的接口功能。

（2）弧焊接機(jī)器人

《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類（3）激光焊接機(jī)器人激光焊接機(jī)器人激光焊接機(jī)器人是用于激光焊自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，通過高精度工業(yè)機(jī)器人實現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)，其末端持握的工具

是激光加工頭。具有最小的熱輸入量，產(chǎn)生極小的熱影響區(qū)，在顯著提高焊接產(chǎn)品品質(zhì)的同時，降低了后續(xù)工作量的時間。

a）激光焊接機(jī)器人b）激光切割機(jī)器人激光加工機(jī)器人用于液晶TV、高端數(shù)碼照相機(jī)、航空航天軍工制造、高端汽車零件制造等領(lǐng)域?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類汽車車身的激光焊接作業(yè)（3）激光焊接機(jī)器人《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類激光焊接成為一種成熟的無接觸的焊接方式已經(jīng)多年，極高的能量密度使得高速加工和低熱輸入量成為可能。與機(jī)器人電弧焊相比，機(jī)器人激光焊的焊縫跟蹤精度要求更高?；拘阅芤笕缦拢?/p>

1）高精度軌跡（≤0.1mm）；2）持重大（30~50kg），以便攜帶激光加工頭；3）可與激光器進(jìn)行高速通信；4）機(jī)械臂剛性好，工作范圍大；5）具備良好的振動抑制和控制修正功能。（3）激光焊接機(jī)器人《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類2.焊接機(jī)器人的系統(tǒng)組成（1）點焊機(jī)器人系統(tǒng)組成點焊機(jī)器人是用于點焊自動作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人，點焊機(jī)器人系統(tǒng)主要由操作機(jī)、控制系統(tǒng)和點焊焊接系統(tǒng)等組成。點焊機(jī)器人末端持握的作業(yè)工具是焊鉗?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類點焊接機(jī)器人焊鉗汽車車身的機(jī)器人點焊作業(yè)①點焊機(jī)器人點焊用焊鉗從外形結(jié)構(gòu)上有C型和

X型2種。C型焊鉗用于點焊垂直及近于垂直傾斜位置的焊點；X型焊鉗則主要用于點焊水平及近于水平傾斜位置的焊點。

b）X型焊鉗a）C型焊鉗點焊機(jī)器人焊鉗（外形結(jié)構(gòu)）《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類②從電極臂加壓驅(qū)動方式，點焊機(jī)器人焊鉗分為氣動焊鉗和伺服焊鉗

2種。

氣動焊鉗利用汽缸來加壓，可具有2-3個行程，能夠使電極完成大開、小開和閉合3個動作，電極壓力一旦調(diào)定不能隨意變化，目前比較常用。

伺服焊鉗采用伺服電機(jī)驅(qū)動完成焊鉗的張開和閉合，焊鉗張開度可任意選定并預(yù)置，且電極間的壓緊力可無級調(diào)節(jié)。伺服焊鉗氣動焊鉗伺服焊鉗與氣動焊鉗相比，具有提高工件的表面質(zhì)量、提高生產(chǎn)效率、返回改善工作環(huán)境等優(yōu)點。

點焊接機(jī)器人焊鉗《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類③依據(jù)阻焊變壓器與焊鉗的結(jié)構(gòu)關(guān)系上，點焊機(jī)器人焊鉗可分為分離式、內(nèi)藏式和一體式3種。

分離式焊鉗阻焊變壓器與鉗體相分離，兩者之間用二次電纜相連。

缺點：需要大容量的阻焊變壓器，電力損耗較大，能源利用率低。二次電纜存在，限制了點焊工作區(qū)間與焊接位置的選擇。優(yōu)點：減小了機(jī)器人的負(fù)載，運(yùn)動速度高，價格便宜。

分離式焊鉗

點焊接機(jī)器人焊鉗《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類1）點焊接機(jī)器人焊鉗

內(nèi)藏式焊鉗是將阻焊變壓器安放到機(jī)器人機(jī)械臂內(nèi)，變壓器的二次電纜可在內(nèi)部移動

。優(yōu)點：二次電纜較短，變壓器的容量減小。缺點：機(jī)器人本體的設(shè)計變

得復(fù)雜。

內(nèi)藏式焊鉗

一體式焊鉗是將阻焊變壓器和鉗體安裝在一起，共同固定在機(jī)器人機(jī)械臂末端法蘭盤上。優(yōu)點：省掉二次電纜及懸掛變壓器的工作架，節(jié)省能量。

一體式焊鉗

《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類（2）弧焊機(jī)器人組成弧焊機(jī)器人的組成與點焊機(jī)器人基本相同，主要是由操作機(jī)、控制系統(tǒng)、弧焊系統(tǒng)和安全設(shè)備等組成。

1—?dú)馄浚?—焊絲桶；3—送絲機(jī)；4—操作機(jī)；5—焊槍；6—工作臺；7—供電及控制電纜；8—弧焊電源；9—示教器；10—機(jī)器人控制柜弧焊機(jī)器人系統(tǒng)組成《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類弧焊機(jī)器人操作機(jī)的結(jié)構(gòu)與點焊機(jī)器人基本相似，主要區(qū)別在于末端執(zhí)行器--焊槍。a)電纜外置式機(jī)器人氣保焊槍b)電纜內(nèi)藏式機(jī)器人氣保焊槍c)機(jī)器人氬弧焊焊槍弧焊機(jī)器人用焊槍1）操作機(jī)《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類弧焊機(jī)器人控制系統(tǒng)在控制原理、功能及組成上和通用工業(yè)機(jī)器人基本相同。目前最流行的是采用分級控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，一般分為兩級：上級具有存儲單元，可實現(xiàn)重復(fù)編程、存儲多種操作程序，負(fù)責(zé)管理、坐標(biāo)變換、軌跡生成等；下級由若干處理器組成，每一處理器負(fù)責(zé)一個關(guān)節(jié)的動作控制及狀態(tài)檢測，具有實時性好，易于實現(xiàn)高速、高精度控制。

2）控制系統(tǒng)《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類弧焊系統(tǒng)是完成弧焊作業(yè)的核心裝備，主要由弧焊電源、送絲機(jī)、焊槍和氣瓶等組成。弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法（CO2、MIG、MAG和TIG），通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個接口,如FANUC發(fā)那科弧焊機(jī)器人采用美國LINCOLN林肯電源

。2)控制系統(tǒng)《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類美國林肯焊接電源FANUC弧焊機(jī)器人工作站采用美國LINCOLN焊接電源

3)弧焊系統(tǒng)《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類

安全設(shè)備是弧焊機(jī)器人系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障，其主要包括驅(qū)動系統(tǒng)過熱自斷電保護(hù)、動作超限位自斷電保護(hù)、超速自斷電保護(hù)、機(jī)器人系統(tǒng)工作空間干涉自斷電保護(hù)和人工急停斷電保護(hù)等，它們起到防止機(jī)器人傷人或保護(hù)周邊設(shè)備的作用。在機(jī)器人的末端焊槍上還裝有各類觸覺或接近傳感器，可以使機(jī)器人在過分接近工件或發(fā)生碰撞時停止工作。當(dāng)發(fā)生碰撞時，一定要檢驗焊槍是否被碰歪，防止工具中心點發(fā)生變化。4)安全設(shè)備《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類（3）激光焊接機(jī)器人的組成1—激光器；2—光導(dǎo)系統(tǒng)；3—遙控盒；4—送絲機(jī)；5—激光加工頭；6—操作機(jī)；激光焊接機(jī)器人系統(tǒng)組成《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類激光焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)架構(gòu)綜上，激光焊接機(jī)器人主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備兩部分。機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，則由激光控制器（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)、激光加工頭等部分組成。《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類

機(jī)器人是高度柔性的加工系統(tǒng)，這就要求激光器必須具有高度的柔性，目前激光焊接機(jī)器人可選用光纖傳輸?shù)募す馄鳎ㄈ绻腆w激光器、半導(dǎo)體激光器、光纖激光器等）。在機(jī)器人手臂的夾持下，其運(yùn)動由機(jī)器人的運(yùn)動決定，因此能匹配完全的自由軌跡加工，完成平面曲線、空間的多組直線、異形曲線等特殊軌跡的激光焊接。

《汽車焊接技術(shù)》8.2焊接機(jī)器人的用途和分類激光加工頭裝于六自由度機(jī)器人本體手臂末端，其運(yùn)動軌跡和激光加工參數(shù)是由機(jī)器人數(shù)字控制系統(tǒng)提供指令進(jìn)行。根據(jù)用途不同（切割、焊接、熔覆）選擇不同的激光加工頭。c)激光熔覆a)激光切割b)激光焊接激光加工頭《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教1.點焊作業(yè)以下圖工件焊接為例，采用在線示教方式為機(jī)器人輸入兩塊薄板（板厚2mm）的點焊作業(yè)程序。此程序由編號1至5的5個程序點組成。本例中使用的焊鉗為氣動焊鉗，通過氣缸來實現(xiàn)焊鉗的大開、小開和閉合三種動作。

點焊機(jī)器人運(yùn)動軌跡《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教示教前的準(zhǔn)備再現(xiàn)施焊程序點說明新建一個程序運(yùn)行確認(rèn)（跟蹤）程序點說明焊鉗動作程序點1機(jī)器人原點程序點2作業(yè)臨近點大開→小開設(shè)定焊接條件登錄程序點1程序點3點焊作業(yè)點小開→閉合程序點4作業(yè)臨近點閉合→小開程序點5機(jī)器人原點小開→大開登錄程序點2登錄程序點5登錄程序點3登錄程序點4點焊機(jī)器人作業(yè)示教流程《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教（1）示教前的準(zhǔn)備1）件表面清理。2）工件裝夾。3）安全確認(rèn)。4）機(jī)器人原點確認(rèn)。（2）新建作業(yè)程序點按示教器的相關(guān)菜單或按鈕，新建一個作業(yè)程序“Spot_sheet”。（3）程序點的登錄手動操縱機(jī)器人分別移動到程序點1至程序點5位置。處于待機(jī)位置的程序點1和程序點5，要處于與工件、夾具互不干涉的位置。另外，機(jī)器人末端工具在各程序點間移動時，也要處于與工件、夾具互不干涉的位置?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教點焊作業(yè)示教程序點示教方法

按手動操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動機(jī)器人到原點。程序點1將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“PTP”。（機(jī)器人原點）確認(rèn)保存程序點1為機(jī)器人原點。手動操縱機(jī)器人移動到作業(yè)臨近點，調(diào)整焊鉗姿態(tài)。程序點2將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“PTP”。（作業(yè)臨近點）確認(rèn)保存程序點2為作業(yè)臨近點。保持焊鉗姿態(tài)不變，手動操縱機(jī)器人移動到點焊作業(yè)點。

將程序點屬性設(shè)定為“作業(yè)點/焊接點”，插補(bǔ)方式選“PTP”。程序點3確認(rèn)保存程序點3為作業(yè)開始點。（點焊作業(yè)點）如有需要，手動插入點焊作業(yè)命令。點焊作業(yè)示教程序點示教方法手動操縱機(jī)器人移動到作業(yè)臨近點。程序點4（作業(yè)臨近點）確認(rèn)保存程序點4為作業(yè)臨近點。手動操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動機(jī)器人到原點。程序點5（機(jī)器人原點）

確認(rèn)保存程序點5為機(jī)器人原點。《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教對于程序點4和程序點5的示教，利用便利的文件編輯功能（逆序粘貼），可快速完成前行路線的拷貝。

提示（4）設(shè)定作業(yè)條件

設(shè)定焊鉗條件設(shè)定焊接條件點焊時的焊接電源和焊接時間，需在焊機(jī)上設(shè)定。點焊作業(yè)條件設(shè)定大電流-短時間小電流–長時間板厚時間（周時間（周電流（mm）壓力（kgf）電流（A）壓力（kgf）期）期）（A）1022555001.03655560020450130002.064150500032520154003.010526010000《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教（5）檢查試運(yùn)行為確認(rèn)示教的軌跡，需測試運(yùn)行（跟蹤）一下程序。跟蹤時，因不執(zhí)行具體作業(yè)命令，所以能進(jìn)行空運(yùn)行。

1）打開要測試的程序文件。2）移動光標(biāo)至期望跟蹤程序點所在命令行。3）持續(xù)按住示教器上的有關(guān)【跟蹤功能鍵】，實現(xiàn)機(jī)器人的單步或連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)。（6）再現(xiàn)施焊護(hù)氣體，采用手動或自動方式實現(xiàn)自動點焊作業(yè)。1）開要再現(xiàn)的作業(yè)程序，并移動光標(biāo)到程序開頭。2）切換【模式旋鈕】至“再現(xiàn)/自動”狀態(tài)。3）按示教器上的【伺服ON按鈕】，接通伺服電源。4）按【啟動按鈕】，機(jī)器人開始運(yùn)行。軌跡經(jīng)測試無誤后，將【模式旋鈕】對準(zhǔn)“再現(xiàn)/自動”位置，開始進(jìn)行實際焊接。在確認(rèn)機(jī)器人的運(yùn)行范圍內(nèi)沒有其他人員或障礙物后，接通?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教2.熔焊作業(yè)熔焊，又叫熔化焊，是在不施加壓力的情況下，將待焊處的母材加熱熔化，外加（或不加）填充材料，以形成焊縫的一種最常見的焊接方法。目前，工業(yè)機(jī)器人四巨頭都有相應(yīng)的機(jī)器人產(chǎn)品,這些專業(yè)軟件提供功能強(qiáng)大的弧焊指令，且都相應(yīng)的商業(yè)化應(yīng)用軟件，ABB的RobotWare-Arc、KUKA的KUKA.ArcTech、KUKA.LaserTech、KUKA.SeamTech、KUKA投入運(yùn)行和編制焊接程序，并具有接觸傳感、焊縫跟蹤等功能。工業(yè)機(jī)器人行業(yè)四巨頭的弧焊作業(yè)編程命令弧焊作業(yè)命令類別ABBFANUCYASKAWAKUKA焊接開始ArcLStart/ArcCStartArcStartARCONARC_ON焊接結(jié)束ArcLEnd/ArcCEndArcEndARCOFARC_OFF《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教TCP點確定：同點焊機(jī)器人TCP設(shè)置有所不同，弧焊機(jī)器人TCP一般設(shè)置在焊槍尖頭，而激光焊接機(jī)器人TCP設(shè)置在激光焦點上?；『笝C(jī)器人工具中心點《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教TCP點確定：實際作業(yè)時，需根據(jù)作業(yè)位置和板厚調(diào)整焊槍角度。以平（角）焊為例，主要采用前傾角焊（前進(jìn)焊）和后傾角焊（后退焊）兩種方式。

a)前傾角焊b)后傾角焊前傾角焊和后傾角焊《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教TCP點確定：板厚相同的時，基本上為10~25°，焊槍立得傾斜角度太大，難以產(chǎn)生有預(yù)熱效果，焊接速度較快，熔深淺、焊道寬，所以一般薄板的焊接采用此中，焊槍與坡口垂直。對于對稱的平角焊而言，焊槍要與拐角成45°角。b)T形接頭平角焊a)I形接頭對焊焊槍作業(yè)姿態(tài)熔深。前傾角焊接時，焊槍指向待焊部位，焊槍在焊絲后面移動，因電弧具法；而后傾角焊接時，焊槍指向已完成的焊縫，焊槍在焊絲前面移動，能夠獲得較大的熔深、焊道窄，通常用于厚板的焊接。同時，在板對板的連接之《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教機(jī)器人進(jìn)行熔焊作業(yè)主要涉及以直線、圓弧及其附加擺動功能動作類型。直線作業(yè)機(jī)器人完成直線焊縫的焊接僅需示教2個程序點（直線的兩端點），插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。以圖所示的運(yùn)動軌跡為例，程序點1至程序點4間的運(yùn)動均為直線移動，且程序點2→程序點3為焊接區(qū)間。程序點1程序點4直線軌跡開始點直線軌跡結(jié)束點程序點2程序點3焊接開始點焊接結(jié)束點————焊空焊接區(qū)間接走點點直線軌跡區(qū)間直線運(yùn)動軌跡《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教機(jī)器人進(jìn)行熔焊作業(yè)主要涉及以直線、圓弧及其附加擺動功能動作類型。直線作業(yè)機(jī)器人完成直線焊縫的焊接僅需示教2個程序點（直線的兩端點），插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。直線作業(yè)軌跡示教程序點示教方法

將機(jī)器人移動到直線軌跡開始點。程序點1將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“PTP”或“直線插補(bǔ)”。（直線軌跡開始

確認(rèn)保存程序點1為直線軌跡開始點。點）將機(jī)器人移動到焊接開始點。程序點2將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。（焊接開始點）確認(rèn)保存程序點2為焊接開始點。

將機(jī)器人移動到焊接結(jié)束點。程序點3將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。（焊接結(jié)束點）確認(rèn)保存程序點3為焊接結(jié)束點。

將機(jī)器人移動到直線軌跡結(jié)束點。程序點4程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。（直線軌跡結(jié)束確認(rèn)保存程序點4為直線軌跡結(jié)束點。點）《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教

圓弧作業(yè)機(jī)器人完成弧形焊縫的焊接通常需示教3個以上程序點（圓弧開始點、圓弧中間點和圓弧結(jié)束點），插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。當(dāng)只有一個圓弧時，用“圓弧插補(bǔ)”示教程序點2~4三點即可。用“PTP”或“直線插補(bǔ)”示教進(jìn)入圓弧插補(bǔ)前的程序點1時，程序點1至程序點2自動按直線軌跡運(yùn)動。程序點3中間點程序點1程序點2程序點4接近點開始點結(jié)束點————焊空自動直線接走焊接區(qū)間移到開始點點點圓弧插補(bǔ)區(qū)間圓弧運(yùn)動軌跡《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教圓弧作業(yè)軌跡示教程序點示教方法將機(jī)器人移動到圓弧軌跡接近點。程序點1將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“PTP”或“直線插補(bǔ)”（圓弧/焊接接近點。）

確認(rèn)保存程序點1為圓弧/焊接接近點。將機(jī)器人移動到圓弧軌跡開始點。程序點2將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。（圓弧/焊接開始點確認(rèn)保存程序點2為圓弧/焊接開始點。）將機(jī)器人移動到圓弧軌跡中間點。程序點3將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。（圓弧/焊接中間點確認(rèn)保存程序點3為圓弧/焊接中間點。）

將機(jī)器人移動到圓弧軌跡結(jié)束點。程序點4

將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。（圓弧/焊接結(jié)束點確認(rèn)保存程序點4為直線軌跡結(jié)束點。）

圓弧作業(yè)機(jī)器人完成弧形焊縫的焊接通常需示教3個以上程序點（圓弧開始點、圓弧中間點和圓弧結(jié)束點），插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。當(dāng)只有一個圓弧時，用“圓弧插補(bǔ)”示教程序點2~4三點即可。用“PTP”或“直線插補(bǔ)”示教進(jìn)入圓弧插補(bǔ)前的程序點1時，程序點1至程序點2自動按直線軌跡運(yùn)動?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教以如下焊接工件為例，采用在線示教方式為機(jī)器人輸入AB、CD兩段弧焊作業(yè)程序，加強(qiáng)對直線、圓弧的示教。程序點1程序點9程序點5程序點2AD程序點4程序點5程序點5B程序點6C程序點3▲為提高工作效率，通常將程序點9和程序點1設(shè)在同一位置。弧焊機(jī)器人運(yùn)動軌跡3.示教案例《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教焊接機(jī)器人的作業(yè)示教程序點說明程序點說明程序點說明程序點說明程序點1作業(yè)臨近點程序點4作業(yè)過渡點程序點5焊接中間點程序點2焊接開始點程序點5焊接開始點程序點5焊接結(jié)束點程序點3焊接結(jié)束點程序點6焊接中間點程序點9作業(yè)臨近點登錄程序點⑧登錄程序點⑨示教前的準(zhǔn)備登錄程序點⑦新建一個程序設(shè)定作業(yè)條件登錄程序點①登錄程序點⑥運(yùn)行確認(rèn)登錄程序點②登錄程序點⑤再現(xiàn)施焊登錄程序點③登錄程序點④缺陷調(diào)整弧焊機(jī)器人作業(yè)示教流程《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教(1)示教前的準(zhǔn)備1)工件表面清理。2)工件裝夾。3)安全確認(rèn)。4)機(jī)器人原點確認(rèn)。(2)新建作業(yè)程序點按示教器的相關(guān)菜單或按鈕，新建一個作業(yè)程序“Arc_sheet”。(3)程序點的登錄的程序點1和程序點9，要處于與工件、夾具互不干涉的位置。《汽車焊接技術(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教弧焊作業(yè)示教程序點示教方法按第3章手動操縱機(jī)器人要領(lǐng)移動機(jī)器人到作業(yè)臨近點，調(diào)整焊槍姿態(tài)。程序點1將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。（作業(yè)臨近點）確認(rèn)保存程序點1為作業(yè)臨近點。保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到直線作業(yè)開始點。將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。程序點2確認(rèn)保存程序點2為直線焊接開始點。（焊接開始點）如有需要，手動插入弧焊作業(yè)命令。保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到直線作業(yè)結(jié)束點。程序點3將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。（焊接結(jié)束點）確認(rèn)保存程序點3為直線焊接結(jié)束點。

保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到作業(yè)過渡點。程序點4

將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“PTP”。（作業(yè)過渡點）確認(rèn)保存程序點4為作業(yè)臨近點。

保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到圓弧作業(yè)開始點。程序點5將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。（焊接開始點）確認(rèn)保存程序點5為圓弧焊接開始點?！镀嚭附蛹夹g(shù)》8.3焊接機(jī)器人的作業(yè)示教弧焊作業(yè)示教程序點示教方法

保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到圓弧作業(yè)中間點。程序點6將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。（焊接中間點）確認(rèn)保存程序點6為圓弧焊接中間點。保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到圓弧作業(yè)結(jié)束點。程序點5將程序點屬性設(shè)定為“焊接點”，插補(bǔ)方式選“圓弧插補(bǔ)”。（焊接中間點）確認(rèn)保存程序點5為圓弧焊接結(jié)束點。

保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到直線作業(yè)結(jié)束點。程序點5

將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“直線插補(bǔ)”。（焊接結(jié)束點）確認(rèn)保存程序點5為直線焊接結(jié)束點。保持焊槍姿態(tài)不變，移動機(jī)器人到作業(yè)臨近點。程序點9

將程序點屬性設(shè)定為“空走點”，插補(bǔ)方式選“PTP”。（作業(yè)臨近點）確認(rèn)保存程序點9為作業(yè)臨近點。對于程序點9的示教，利用便利的文件編輯功能（復(fù)制），可快速完成程序點1的拷貝。提示《汽車焊接技術(shù)》8.4焊接電氣控制的構(gòu)成及功能焊裝電氣控制系統(tǒng)中關(guān)鍵部件是PLC，在汽車車身焊裝生產(chǎn)線中通常采用國外的PLC，如廣汽采用德國的SIEMENS，上汽、奇瑞等公司則采用美國的ControlLogix。圖９-１７所示為某公司焊裝車間電氣控制系統(tǒng)，由６套PLC控制系統(tǒng)控制１３條空中輸送線,每條自動化線都采用西門子安全CPU３１９ＧF控制和西門子上位機(jī)監(jiān)控,采用profinet現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)通信,每個工位都有類似的安全保護(hù)裝置，如安全光幕、安全門、激光區(qū)域掃描儀等,直接控制該公司１０條全自動化生產(chǎn)線,包括底板線１、地板線２、左/右側(cè)圍線、車身主線１、車身主線２、頂棚釬焊線、前縱梁切割線、左/右門線等。1.汽車車身焊裝生產(chǎn)線電氣控制《汽車焊接技術(shù)》8.4焊接電氣控制的構(gòu)成及功能《汽車焊接技術(shù)》8.4焊接電氣控制的構(gòu)成及功能

PLC程序編輯軟件西門子step７(圖９-２２)可以對現(xiàn)場硬件進(jìn)行組態(tài)、網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)調(diào)試,進(jìn)行邏輯程序編輯,其采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的編程方式。《汽車焊接技術(shù)》8.4焊接電氣控制的構(gòu)成及功能控制系統(tǒng)是根據(jù)程序和反饋信息控制機(jī)器人動作的中心。分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。2.焊接機(jī)器人控制系統(tǒng)《汽車焊接技術(shù)》8.4焊接電氣控制的構(gòu)成及功能機(jī)器人控制器是根據(jù)指令以及傳感信息控制機(jī)器人完成一定動作或作業(yè)任務(wù)的裝置，是決定機(jī)器人功能和性能的主要因素，也是機(jī)器人系統(tǒng)中更新和發(fā)展最快的部分，其基本功能有：示教功能、記憶功能、位置伺服功能、坐標(biāo)設(shè)定功能、與外圍設(shè)備聯(lián)系功能、傳感器接口、故障診斷安全保護(hù)功能等。

依據(jù)控制系統(tǒng)的開放程度，機(jī)器人控制器分3類：