专用焊接机器人的结构设计论文.doc

专用焊接机器人的结构设计 青岛科技大学本科毕业设计（论文） PAGE 2 PAGE 1 1绪论 1.1焊接机器人的发展 自从世界上第一台工业机器人UMMATE于1959年在美国诞生以来，机器人的应用和技术发展经历了三个阶段：第一代是示教再现型机器人。这类机器人操作简单，不具备外界信息的反馈能力，难以适应工作环境的变化，在现代化工业生产中的应用受到很大的限制。第二代是具有感知能力的机器人。这类机器人对外界环境有一定的感知能力，具备如听觉、视觉、触觉等功能，工作时借助传感器获得的信息，灵活调整工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。第三代是智能机器人。这类机器人不但具有感觉能力，而且具有独立判断、行动、记忆、推断和决策的能力，能适应外部对象、环境协调工作，能完成更加复杂的动作，还具备故障自我诊断及修复能力。焊接机器人就是焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。焊接机器人的出现，帮助人们解决了很多问题。焊接机器人具有如下特点： （1）稳定和提高焊接质量，保证其一致性。采用机器人焊接时，对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人的因素影响较小，因此焊接质量是稳定的。而人工焊接时，焊接速度、干伸长等会受人为因素的影响而发生变化，因此很难做到质量的一致性； （2）提高劳动生产率。机器人可24小时连续生产，另外随着高速高效焊接技术的应用，人工焊接已经无法适应，必须使用机器人焊接； （3）改善了工人的劳动条件。采用机器人焊接工人只是参与管理和控制焊接过程，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等； （4）产品周期明确，容易控制产品质量。机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确； （5）焊接机器人的制造技术不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），单机价格不断下降。 随着工业跌的发展和各种技术的不断革新以及对生产结构和产品质量的要求不断提高，焊接机器人在各种行业中发挥越来越重要的作用。 目前，世界各国都在加大科研力度，对焊接机器人进行研究，从发展趋势上看，焊接机器人和其他工业机器人一样，不断向智能化和多样化方向发展。国内外对焊接机器人的研究主要体现在机器人操作机结构、焊缝跟踪和传感技术、多台机器人协同控制技术、远程遥控技术、机器人专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术与焊接机器人工艺方法等方面。 1.2 焊接机器人的国内外应用现状 焊接机器人具有焊接质量稳定、改善工人劳动条件、提高劳动生产率等特点，广泛应用于汽车、工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业等行业。据不完全统计，全世界在役的工业机器人大约有一半用于各种形式的焊接加工领域。截止2005年，全世界在役工业机器人约在91.4万台，其中日本装备的工业机器人总量达到了50万台以上，成为“机器人王国”，其次是美国和德国；在亚洲，日本。韩国和新加坡的制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量居世界前三位。近几年，全球机器人的数量在迅速增强，仅2005年就达12.1万台。我国自上世纪70年代末开始进行工业机器人的研究，经过二十多年的发展，在技术和应用方面均取得了长足的发展，对国民经济尤其是制造业得发展起到了重要的推动作用。据不完全统计，近几年我国机器人呈现出快速增长势头，平均年增长率都超过40%焊接机器人的增长率超过了60%；2004年国产工业机器人数量突破1400台，进口机器人数量超过9000台，其中绝大多数应用于焊接领域；2005年我国新增机器人数量超过了5000台，但仅占亚洲新增数量6%，远小于韩国所占的15%，更远小于日本所占的69%。这对于我国的经济发展速度以及经济总量来说显然是不匹配的，这说明我国制造业的自动化程度有待进一步提高，另一方面也反映了我国劳动力成本的低廉，制造业自动化水平以及工业机器人应用程度的提高受到限制。当前，焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇。一方面，随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提高；另一方面，劳动力成本不断上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力[1]。 1.3 焊接机器人的发展趋势 目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究。从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其他工业机器人一样，在不断向智能化和多样化方向发展。具体而言，表现在以下几个方面[2]。 1.3.1 机器人操作机构 通过有限元分析、模态分析和仿真设计等现代设计方法的运用，实现机器人操作机构的优化设计。有哪些信誉好的足球投注网站新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比。例如，以德国FGFI公司为代表的机器人公司，已将机器人并联平行四边形结构改为开链结构，拓展了机器人的工作范围，加之轻质铝合金材料的应用，大大提高了机器人的性能。此外采用先进的RV减速器和交流伺服电机，是机器人操作机几乎成为免维护系统。机构向着模块化、可