RV16焊接机器人示教编程器的研制(1)

东南大学

硕士学位论文

RV16焊接机器人示教编程器的研制

姓名：何勇

申请学位级别：硕士

专业：模式识别与智能系统

指导教师：叶桦

20080301

松下焊接机器人操作规程

松下机器人操作规程 一、资格要求： 1.1设备操作人员必须经过松下机器人的专业培训，取得机器人操作合格证后 上岗。 1.2没有使用部门的领导安排，不得擅自对设备的内部设定修改。 1.3禁止有参加培训的人员，擅自非法操作设备。 二、设备操作前的检查： 2.1机器人本体、控制柜、焊接电源示教盒及各附件连接电缆的外观良好。 2.2消耗品(焊丝、气体、导电嘴等)的确认，库存是否足够。 2.3部品件的夹具工作状况确认。 2.4设备急停按钮的有效确认。 2.5设备周边环境的确认(无易燃、易爆物及其他与工作不相关物品)。 2.6操作人员必要劳保用品的确认。 三、设备操作规程的规定： 3.1遵守设备上的危险、警告、注意、强制、禁止标志. 3.2依照正常的顺序对设备进行开机、关机。 3.3设备启动前一定要确认机器人工作范围内无干涉。 3.4设备工作中停顿，在示教盒上一般会有相应画面的显示，在画面显示的信 息没有得到记录并处理时，不要继续操作设备。 3.5操作人员除对焊接程序的修正外，禁止作其它影响设备正常工作的操作。 3.6因工作需要，对设备进行相应的改造时，需知会设备供应商，作相应的确 认。 3.7设备出现焊接过程中出现与平常不一样情况时，一定要找到造成这种不一

样状况的原因才能操作设备(工件、夹具、消耗品、设备)。 3.8对设备的清洁,严禁用水或其他液态清洁剂或含有水份的压缩空气。 3.9禁止对机器人本体擅自添加任何油品。 3.10机器人示教盒及电缆属于易损件，平时应加以保护，特别是不使用时要 放置于安全位置。 3.11设备每次开始运行或停顿，均要停放在安全位置。 3.12设备运作过程中，出现任何异常，应停止工作，记录异常情况，并知会 设备供应商，确认是否可继续工作。 四、设备点检与保养： 4.1每天开机前对设备的外观良好确认。 4.2每周对焊接电源及机器人本体清洁。 4.3依照设备定期保养表对设备进行保养。 4.4设备点检与保养建议由专业人员对应。 五、相关记录 5.1点检表（客户根据设备点检内容按ISO的规定自行作成点检表） 5.2保养及维修记录（客户按ISO的规定对每台设备自行作成保养及维修记录 表）

焊接机器人离线编程应用技术

焊接机器人离线编程应 用技术 标准化管理处编码[BBX968T-XBB8968-NNJ668-MM9N]

焊接机器人离线编程应用技术 一、引述 随着国内外机械装备制造事业飞速发展，对各种机械设备的生产周期、产品质量、制造成本，提出了更高的要求。为了适应这种形势，设法提高及保证焊接接头质量的稳定性，机器人的柔性优势正是解决这一问题的的良好方案。 二、机器人系统简介 通用工业机器人，按其功能划分，一般由 3 个相互关连的部分组成：机械手总成、控制器、示教系统（即示教盒）。机械手总成是机器人的执行机构，它由驱动器、传动机构、机器人臂、关节、末端操作器、以及内部传感器等组成，它的任务是精确地保证末端操作器所要求的位置，姿态和实现其运动；控制器是机器人的神经中枢，它由计算机硬件、软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学、动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断、自保护功能软件等，它处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作；示教系统是机器人与人的交互接口，在示教过程中它将控制机器人的全部动作，并将其全部信息送入控制器的存储器中，它实质上是一个专用的智能终端。 三、机器人编程的类型与应用方法 目前的机器人编程可以分为示教编程与离线编程两种方式。示教编程是指操作人员利用示教盒控制机器人运动，使焊枪到达完成焊接作业所需位姿，并记录下各个示教点的位姿数据，随后机器人便可以在“再现”状态完成这条焊缝的焊接。离线编程是利用三维图形学的成果，在计算机的专业软件中建立起机器人及其工作环境的模型，通过软件功能对图形的控制和操作，在不使用实际机器人的情况下进行编程，进而自动计算出符合机器人语言的文本程序，再通过计算机的仿真模拟运行后将最终的数据程序传至机器人控制系统直接使用。示教编程与离线各有特点。在示教过程中，编程效果受操作人员水平及状态的影响较大，示教时，为了保证轨迹的精度，通常在一段较短（如100mm）的样条曲线焊缝上需要示教数十个数据点，以保证焊接机器人运行平滑及收弧点位置的一致。每段在线示教编程都需要花很长的时间。因要尽量保证示教点在焊缝轨迹上，并且要让焊枪姿态的连续变化，对操作人员的水平要求很高。另外，示教的精度完全靠示教者的经验目测决定，对于复杂路径难以保证示教点的精确结果。而离线编程是将机器人所有编程的工作内容在

焊接机器人操作技术电子教案15(4.1 焊接机器人示教再现综合实训)

4.1 多条连续直线的示教再现实训 1．实训目标 ◆知识目标 （1）熟悉示教准备和结束步骤和操作方法。 （2）学会设置直线示教的插补方式、示教点及示教速度等。 （3）熟悉直线轨迹的再现过程。 ◆能力目标 （1）能够熟练掌握多条连续直线轨迹的示教操作技术。 （2）能够熟练掌握多条连续直线轨迹的再现操作技术。 （3）具备多条连续直线示教程序的编辑和修改能力。 ◆情感目标 （1）信息收集、决策评价。 （2）严谨认真、规范操作。 （3）团队合作、人际沟通。 2．实训任务 （1）任务描述 如图4-1所示，完成P2—P3—P4—P5—P7—P8多条连续直线的示教再现任务，其机器人运行轨迹特点为：空走-焊接-空走-焊接-空走。在图4-1中的P2—P3、P4—P5、P7—P8线段设为空走区间，而P3—P4、P5—P6—P7线段设为焊接区间，并将P1点设为焊接机器人起始位置。 1）离线完成任务在离线状态下，根据实训操作对象多条连续直线的特点，在教师指导下学生制作直线示教再现训练卡片，并自主完成卡片上的插补方式、示教点选择及示教速度等相应设置内容。由于这项任务可以在教室、图书馆等焊接机器人离线环境下完成，这会

使编程、示教、再现所需的焊接机器人在线占用时间显著减少，也便于实施学生查阅资料、小组讨论等教学环节。因此，该项任务必须在线操作之前完成，为在线示教操作的顺利进行做好充分准备。图4-2为示教再现训练卡片样例，供读者参考。 2）在线完成任务依据实训卡片内容，通过焊接机器人在线示教再现操作方式，完成多条连续直线的示教再现实操任务，从而强化学生的直线示教再现操作技能。 （2）任务要求 1）正确选择直线示教点的插补方式、焊接点、空走点、示教速度等； 2）综合利用关节、直角及工具等坐标系熟练移动焊接机器人，完成直线示教操作，并做好过程记录； 3）按照规范操作要求，对直线示教程序进行再现操作； 4）如再现效果不佳或在再现过程中出错，需进一步优化编辑示教程序。 3．实训步骤与操作要点 （1）学生卡片的制作。根据任务特点，教师指导学生制作直线示教再现实训卡片一张（如A4纸），以查阅资料、小组讨论等形式完成卡片内容的填写任务。 （2）教师卡片的制作。根据任务要求，由授课教师制作焊接机器人现场教学用直线示教再现实训卡片一张。但注意选择其材质，要满足现场机器人教学使用，可参考图4-3所示实训卡片实物。 （3）示教准备。示教操作之前应做如下准备工作，具体见表4-1所列。 表4-1 示教准备步骤及其操作图例 或者 ON（灯亮）

焊接机器人发展现状及发展趋势!

焊接机器人发展现状 我国的工业机器人从80年代“七五”科技攻关开始起步，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；弧焊机器人已应用在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离，如：可靠性低于国外产品；机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距；应用规模小，没有形成机器人产业。 当前我国的机器人生产都是应用户的要求，单户单次重新设计，品种规格多、批量小、零部件通用化程度低、供货周期长、成本也不低，而且质量、可靠性不稳定。因此迫切需要解决产业化前期的关键技术，对产品进行全面规划，搞好系列化、通用化、模块化设计，积极推进产业化进程。 焊接机器人的编程方法目前还是以在线示教方式为主，但编程器的界面比过去有了不少改进，尤其是液晶图形显示屏的采用使新的焊接机器人的编程界面更趋友好、操作更容易。然而，机器人编程时焊缝轨迹上的关键点坐标位置仍必须通过示教方式获取，然后存入程序的运动指令中。这对于一些复杂形状的焊缝轨迹来说，必须花费大量的时间示教，从而降低了机器人的使用效率，也增加了编程人员的劳动强度。目前解决的方法有两种：一是示教编程时只是粗略获取几个焊缝轨迹上的几个关键点，然后通过焊接机器人的视觉传感器通常是电弧传感器或激光视觉传感器自动跟踪实际的焊缝轨迹。这种方式虽然仍离不开示教编程但在一定程度上可以减轻示教编程的强度，提高编程效率。由于电弧焊本身的特点，机器人的视觉传感器并不是对所有焊缝形式都适用。二是采取完全离线编程的办法，使机器人焊接程序的编制、焊缝轨迹坐标位置的获取、以及程序的调试均在一台计算机上独立完成，不需要机器人本身的参与。机器人离线编程早在多年以前就有，只是由于当时受计算机性能的限制，离线编程软件以文本方式为主，编程员需要熟悉机器人的所有指令系统和语法，还要知道如何确定焊缝轨迹的空间位置坐标，因此，编程工作并不轻松省时。随着计算机性能的提高和计算机三维图形技术的发展，机器人离线编程系统多数可在三维图形环境下运行，编程界面友好、方便，获取焊缝轨迹的坐标位置通常可以采用“虚拟示教”的办法，用鼠标轻松点击三维虚拟环境中工件的焊接部位即可获得该点的空间坐标；在有些系统中，可通过图形文件中事先定义的焊缝位置直接生成焊缝轨迹，然后自动生成机器人程序并下载到机器人控制系统。从而大大提高了机器人的编程效率，也减轻了编程员的劳动强度。目前，国际市场上已有基于普通机的商用机器人离线编程软件，

焊接机器人基本操作及应用

第1章机器人基础知识 （理论：2课时） 1.应知：我国在机器人领域的发展现状浅析，工业机器人的定义、特点、使用场合。机器人的参数，焊接机器人组成形式及各部位（件）的功能。机器人外部轴、机器人控制原理及机器人运动数据 2.应会：机器人操作安全操作规程、机器人的技术性能及重要参数、焊接机器人构成及各部件的名称及功能。RT、UA、FA、RW、BW、TW轴的定义及动作范围。 3.重点：机器人控制原理、机器人示教再现概念的理解、机器人运动数据的内容。 4.难点：机器人的动作原理及插补的概念。 5.教学建议：结合多媒体教学，图片、视频、教具等手段，组织到工厂参观等形式。 第2章机器人示教器 （理论：1课时；实训：1课时） 1.应知：示教器的功能和作用。伺服开关、模式选择开关、拨动按钮、确认健（亦称回车健或登录键）与删除键（亦称取消键）、窗口切换键（亦称窗口转换键）、功能键、左右切换健（亦称平移键或左右上档健），在屏幕上操作移动光标、选择菜单、输入数值、输入字母及示教器各部位的名称、在线帮助系统等。 2.应会：熟知示教器上各个开关和按健的功能及使用。特别是紧急停止、暂停、启动开关、安全开关的正确使用。 3.重点：本章为重点内容，需完全掌握。 4.难点：针对示教工作，对操作者的眼力要求很高，目视要精准！如何做到眼到手到？眼、脑、手协调配合及熟练操作？就要求对示教器的开关和按键功能了如指掌，通过不断练习达到熟练。 5.教学建议：以示教器的图示结合实物讲述，练习正确的手持示教器姿势，养成正确的操作习惯。 第3章手动模式 （理论：5课时；实训：7课时） 1.应知：闭合伺服电源、用户ID设定、手动操作、转换坐标系统、机器人运动图标、编写示教程序、创建一个新程序、示教和保存示教点、插补方式、运动命令、示教速度、关节计算 (CL号) 、直线的示教、示教点的保存及设定、暂停和再起动、其它插补方式、圆弧插补、直线摆动插补形式、圆弧摆动插补、增加示教点、改变示教点、删除示教点。机器人位置和图标、编辑后的跟踪运动、编辑文件、打开文件、选择打开的文件、设定焊接情况、次序命令的增加、次序指令的更改、删除次序命令、文件的保存、文件的关闭、文件的删除、

焊接机器人选型资料

焊接机器人主要技术指标 选择和购买焊接机器人时，全面和确切地了解其性能指标十分重要。使用机器人时，掌握其主要技术指标更是正确使用的前提。各厂家在其机器人产品说明书上所列的技术指标往往比较简单，有些性能指标要根据实用的需要在谈判和考察中深入了解。焊接机器人的主要技术指标可分为两大部分，机器人的通用指标和焊接机器人的专门指标。 (1) 机器人通用技术指标 1) 自由度数这是反映机器人灵活性的重要指标。一般来说，有3 个自由度数就可以达到机器人工作空间任何一点，但焊接不仅要达到空间某位置，而且要保证焊枪( 割具或焊钳) 的空间姿态。因此，对弧焊和切割机器人至少需要 5 个自由度，点焊机器人需要6 个自由度。 2) 负载指机器人末端能承受的额定载荷，焊枪及其电缆、割具及气管、焊钳及电缆、冷却水管等都属负载。因此，弧焊和切割机器人的负载能力为 6 ～10kg，点焊机器人如使用一体式变压器和焊钳一体式焊钳，其负载能力应为60 ～90kg ，如用分离式焊钳，其负载能力应为40 ～50kg。 3) 工作空间厂家所给出的工作空间是机器人未装任何末端操作器情况下的最大可达空间，用图形来表示。应特别注意的是，在装上焊枪( 或焊钳) 等后，又需要保证焊枪姿态。实际的可焊接空间，会比厂家给出的小一层，需要认真地用比例作图法或模型法核算一下，以判断是否满足实际需要。 4) 最大速度这在生产中是影响生产效率的重要指标。产品说明书给出的是在各轴联动情况下，机器人手腕末端所能达到的最大线速度。由于焊接要求的速度较低，最大速度只影响焊枪( 或焊钳) 的到位、空行程和结束返回时间。 5) 点到点重复精度这是机器人性能的最重要指标之一。对点焊机器人，从工艺要求出发，其精度应达到焊钳电极直径的1／2 以下，即+ 1 ～2mm 。对弧焊机器人，