有遥控的机器人代替人去工作。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全 自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自助系 统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。 美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。 多机器人和操作者之间的协调控制，可通过网络建立大范围内的机器人遥控系 统，在有时延的晴空下，建立预先现实进行遥控等。 虚拟机器人技术 虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真预演发展到用于过程控制，如 使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操纵机器人。基于多 传感器多媒体和虚拟现实以及临场感技术，实现机器人的虚拟遥控操作和人 机交互。 机器人性能价格比 机器人性能不断提高高速度高精度高可靠性便于操作和维修，而 单机价格不断下降。由于微电子技术的快速发展和大规模集成电路的应用，使 机器人系统的可靠性有了很大的提高。过去机器人系统的可靠性般为几千小 时，而现在已达到万小时，可以满足任何场合的需求。 多智能体调控技术 这是目前机器人研究的个新领域。主要对多智能体的群体体系机构相 互间的通信与磋商机理感知与学习方法建模和规划群体行为控制等方面 进行研究。人类的活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域 发展。像海洋开发宇宙检测采掘建筑医疗农林业服务娱乐等行青岛科技大学本科毕业设计论文 业都提出了自动化的机器人化的要求。这些行业与制造业相比，其主要特点是 工作环境的非结构化和不确定性，因而对机器人的要求更高，需要机器人具有 行走功能对外感知能力以及局部的自主规划能力等，是机器人技术的个重 要发展方向。可以预见，在世纪各种先进的机器人系统将会进入人类生活的 各个领域，成为人类的助手和伙伴。 相贯线自动焊接机的发展现状与趋势 相对于国外焊接自动化控制技术的发展，我国在该焊接领域的研究起步较 晚。到目前为止，我国的焊接自动化率同发达工业国家相比差距甚远。从二十 世纪末开始，国家开始逐渐在各行业推广自动最大承载能力达。立柱横梁操专用焊接机器人的结构设计 作机和门架式操作机的最大行程达。龙门架操作机的最大规格为。 纵观当今世界自动化焊接设备的发展趋势，可以概括为如下几个特点 采用高效的焊接方法 中大型焊件大多数为厚壁构件，焊接工作量大，连续焊接周期长，因此 必须采用高效焊接法，如高效埋弧焊高效熔化极气体保护焊窄间隙焊激 光焊电子束焊和等离子弧焊等。 适应全数字控制 基于大中型焊件接缝装配绝对误差较大，接头几何形状多变，且中厚 板接头多道焊接过程中不可避免产生热变形等特点，焊接机头必须具有自适应 焊缝跟踪系统，同时为实现焊接过程的全自动化和远程监控，焊接操作机或焊 接机器人焊件变位机械焊接电源和送丝机均应采用全数字控制技术，才能 完成上述任务。 智能化和焊接工艺参数的优化 为实现厚壁接头连续不间断稳定地焊接并确保接头的焊接质量，焊接机头 的运动应通过计算机软件实时检测自动编程和数据处理进行智能化控制。 例如湍典公司重型容器焊接中心的系统，可以根据连续实测的坡 口宽度，确定每层焊缝的焊道数每道焊缝的熔敷量及相应的焊接工艺参数 焊道之间的搭隆量盖面层位置等，可实现厚壁接头从坡口底部到盖面层的所 有焊道均由焊机自动提升变道完成。这种控制系统必须配用数字控制的焊接 电源，以使每道焊缝的焊接工艺参数始终处于优化状态，能够优质高速经 济地完成整个接头。 管控体化 当前信息技术的快速发展己将传统制造业推向电子制造 的时代。各工业生产企业必将逐步实现生产管理和生产过程自动控制的集成 体化。因此在设计制造大型自动化焊接设备时应当优先考虑采用直接数字控制 系统，以便在焊接设备的数控系统与主数计算机之间建立数据通讯联络， 完成数控程序的管理数控程序的分配生产数据收集加工过程的监控和远 程诊断功能。 柔性化 大型自动化焊接设备或生产线的次投资相对较高，在设计这种焊接设备 时必须考虑柔性化，形成柔性制造系统，以充分发挥设备的效能，满足同类产 品不同规格工件的生产需要。青岛科技大学本科毕业设计论文 自动控制和信息技术在制造业中的广泛应用正在彻底改变传统制造业的面 貌，其中焊接生产过程的全自动化已成为种迫切的需求，它不仅可大大提高 焊接生产率，更重要的是可确保焊接质量，改善操作环境。随着整个制造业水 平的提高，企业的经营理念发生了很大变化，高产量己让位于高质量，劳动密 集型己逐步被知识密集型所取代。大量采用自动化焊接专机机器人工作站 生产线和柔性制造系统已成为种不可阻挡的趋势。 空间相贯线自动焊接的关键技术 两立体相交，在其表面产生的交线，称为相贯线。根据两相交立体形状的 不同，空间相贯线的形状变化很大，其形状取决于多个因素。 空间相贯曲线焊接过程中焊缝形状多样，相贯工件形状的不同和大小的不 同都会使焊缝轨迹改变。即使简单的量圆柱管相交，也分为正交斜交和偏心 交等多种情况，每种情况下对应的焊缝都有变化，设计种通用型的自动焊 接设备具有重要意义和广阔的市场前景。因而对空间相贯线进行准确的数字描 述是进行精确加工的第步，也是极其重要的步。 在焊缝曲线表达式的获取方法上，现在大多是根据相贯工件的几何形状和 相关方式利用解析几何的方法来求。对于形状简单相贯方式规则的工件其相 贯曲线焊缝是可以直接得到的。但是在实际加工过程中固定工件时往往存在位 置误差，理论上的坐标原点和实际中的可能存在偏差。这样在焊接过程中势必 会影响加工精度。而且对于工件偏心交方式形成的焊缝无法直接用解析几何的 方法得到。所以自动焊接加工中的焊枪运动控制主要是根据焊缝的参数表达式 应用插补技术来实现。 研究课题的提出 在焊接生产中，锚链的焊接是种常见的焊接形式。对于大型船用锚链相 贯线的焊接，很多工厂仍用手工焊来完成，制造周期长，劳动强度大，生产效 率低，焊接质量难以保持稳定对于大型锚链在焊接的过程中，需要对焊接部 位进行预热，在高温下人工操作环境非常恶劣。使用焊接机器人进行焊接，有 些机器人不是根据锚链焊缝而量身定做的专用焊接机器人使用起来需要克服很 多困难，在使用过程中容易出现故障和损坏。还有些机器人在焊接过程中， 需要配合变位机使用，对于直径大的锚链焊接，这些相贯线焊接机器人无法对专用焊接机器人的结构设计 焊枪姿态进行调整，最终导致焊缝的成形不够完美，存在焊接缺陷等不足。 从以上分析中，很多的锚链相贯线焊接机很难在焊接生产过程中得到广泛 应用，主要原因是结构设计没有针对性。作为专用相贯线焊接的专机设计， 应该结合使用的实际情况，考虑到使用过程中的困难因素，除了要求结构轻便， 还要体现出机器人开放式的结构特点。机器人可以满足各种焊接环境条件下， 绝大多数锚链的焊接。保证机器人在焊接过程中高质高效地完成焊接任务。 图有档普通锚链 从机器人的发展趋势以及锚链焊接的特点来看，锚链专用焊接机设计需要 具备以下特点 结构紧凑刚度大易于搬运。对于大型锚链焊件，这样的结构能提 高工作的效率。不用花大量的时间搬运和装卡焊接机器人。 结构模块化。焊接机器人需要根据不同的焊接情况进行改动，使机器 人满足各种焊接工件的要求。不需要因为被焊件太大或太小而将整个机器人更 换。而只需要将其中的个关节进行改装就可以适应焊接要求。 简便的过程控制。机器人运动控制的可预见性增加，可以避免许多意 外的情况发生。 本文研究的主要内容 综上所述，传统的焊接机器人在处理常规的焊接任务过程中有定的优越 性，但在专用锚链焊接的过程中，由于环境工件操作，会给焊接过程带来 许多的困难，使焊接效率降低，焊接质量无法得到保证，甚至无法完成焊接任青岛科技大学本科毕业设计论文 务。为了解决上述存在的问题本课题在研发自动焊接机的过程中，取长补短， 借鉴传统焊接机器人的优点，改进其不足之处，拟自主创新设计台专用的焊 接机器人专机，专门针对锚链相贯线焊缝进行焊接。本文从相贯线的特征出发， 分析锚链相贯线以及焊接过程中焊枪姿态变化，确定机器人的自由度，以及焊 接机器人所采用的结构。在设计过程中，为了使控制系统的设计变得简单，设 计机构时，使焊接机器人的关机运动在控制上进行解耦。每个关节控制的自由 度对应相贯线的个特征变化，机器人的自由度运动直观明了。整个机构设计 也能用简单的传动设计，各部分机构模块化，控制的过程简单化。在本课题中， 主要对以下内容进行了研究 相贯线自动焊接机机械系统总体设计。 相贯线自动焊接机机械部件的设计。 相贯线自动焊接接各轴执行元件的设计。 相贯线自动焊接机各轴模型的设计。 利用软件对整个结构进行建模。 利用软件对所设计机构进行运动仿真。青岛科技大学本科毕业设计论文 绪论 焊接机器人的发展 自从世界上第台工业机器人于年在美国诞生以来，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 稳定和提高焊接质量，保证其致性。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