焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,它主要包括机器人和焊接设备两部分。其中,机器人由机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成;而焊接装备,以弧焊及点焊为例,则由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。对于智能机器人,还应配有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等。
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弧焊机器人多采用气体保护焊方法(MAG、MIG、TIG),自动焊接机器人,通常的晶闸管式、逆变式、波形控制式、脉冲或非脉冲式等的焊接电源都可以装到机器人上作电弧焊。由于机器人控制柜采用数字控制,而焊接电源多为模拟控制,所以需要在焊接电源与控制柜之间加一个接口。近年来,国外机器人生产厂都有自己特定的配套焊接设备,这些焊接设备内已经播人相应的接口板、所以在图1a中的弧焊机器人系统中并没有附加接口箱。应该指出,机器人,在弧焊机器人工作周期中电弧时间所占的比例较大,因此在选择焊接电源时,一般应按持续率100,%来确定电源的容量。
焊接机器人按结构坐标系来分
1) 直角坐标型 这类机器人的结构和控制方案与机床类似,其到达空间位置的三个运动(x、y、z)是由直线运动构成,这种形式的机器人优点是运动学模型简单,各轴线位移分辨率在操作容积内任一点上均为恒定,控制精度容易提高;缺点是机构庞大,工作空间小,操作灵活性较差。简易和焊接机器人常采用这种形式。2) 圆柱坐标型 这类机器人在基座水平转台上装有立柱,水平臂可沿立柱作上下运动并可在水平方向伸缩。这种结构方案的优点是末端操作可获得较高速度,缺点是末端操作器外伸离开立柱轴心愈远,其线位移分辨精度愈低。3) 球坐标型 与圆柱坐标结构相比较,这种结构形式更为灵活。但采用同一分辨率的码盘检测角位移时,伸缩关节的线位移分辨率恒定,但转动关节反映在末端操作器上的线位移分辨率则是个变量,机器人焊接工艺,增加了控制系统的复杂性。4) 全关节型 全关节型机器人的结构类似人的腰部和手部,其位置和姿态全部由旋转运动实现,焊接机器人价格,其优点是机构紧凑,灵活性好,占地面积小,工作空间大,可获得较高的末端操作器线速度;其缺点是运动学模型复杂,高的精度控制难度大,空间线位移分辨率取决于机器人手臂的位姿。