焊接机器人直流电机控制系统PID仿真比较
第46卷
2013年第11期11月
MICＲOMOTOＲS
Vol.46．No.11Nov.2013
收稿日期：2013-03-28基金项目：国家自然科学基金（61165008）；江西省自然科学基金资助项目（20114BAB206004）。
作者简介：马国红（1975），男，博士，副教授，硕士生导师，研究方向是焊接机器人及其自动化。
焊接机器人直流电机控制系统PID 仿真比较
马国红1
，熊
睿1
，聂
军1
，叶
佳
2
（1．南昌大学机电工程学院，南昌330031；
2．美国肯塔基大学电子显微技术中心，肯塔基州
莱克星顿40506）
摘
要：焊接机器人所使用的无刷直流电机控制系统中的控制器直接影响到自动化焊接的性能，利用Matlab /Simu-
link 建立了分别设计了基于常规PID 控制器、积分分离PID 控制器、模糊PID 控制器的焊接移动机器人的无刷直流电机系统模型，并对模型进行了多方面的仿真研究。仿真结果表明，常规PID 、积分分离PID 、模糊PID 相比较，模糊PID 具有更高的精度和更好的系统动、静态特性、使系统获得更良好的综合性能。关键词：常规PID ；积分分离PID ；模糊PID ；Matlab /Simulink 中图分类号：TM36+1
文献标志码：A
文章编号：1001-6848（2013）11-0029-04
DC Motor Control System of Welding Ｒobot PID Simulation and Comparision
MA Guohong 1，XIONG Ｒui 1，NIE Jun 1，YE Jia 2
（1．Electromechanics Engineering Institute of Nanchang University ，Nanchang 330031，China ；
2．Electron Microscopy Center ，University of Kentrcky ，Lexington KY 40506，USA ）
Abstract ：Brushless DC motor system controller of welding mobile robot directly affects the performance of the automatic welding．Take advantage of Matlab /Simulink designed welding mobile robot brushless DC mo-tor system model which based on conventional PID controller 、integral separation PID controller and fuzzy-PID controller ，then simulation study was carried on the model．The simulation results show that compared with conventional PID controller and integral separation PID controller ，fuzzy-PID has higher accuracy and
better system dynamic and static characteristics ，allowing the system to get better performance．Key words ：conventional PID ；integral separation PID ；fuzzy-PID ；Matlab /Simulink
0引言
无刷直流电机具有调速性能好、效率高、维护更方便、可靠性高等优点被广泛运用于焊接机器人领域，而焊接本身又是光、电、热等综合作用复杂的物理化学反应过程，会影响到焊接控制系统，所以这就对焊接移动机器人无刷直流电机系统的控制器就有很高的要求。
PID 控制器是最早发展起来的电机控制方法之一，传统PID 具有结构简单、可靠、稳定的优点。对机器人焊接过程运用常规PID 控制进行试验，表明机器人对直线、折线等简单常见的焊缝跟踪有较好的效果，但对复杂的空间曲线却存在调节慢、误差大、抗干扰能力弱的缺陷［1］
。在焊缝自动跟踪系
统中运用Fuzzy-PID 控制技术，提高了系统对于焊缝的跟踪精度和稳定性
［2］
。在无刷直流电机调速系统
中运用模糊PID 算法，使系统获得了更好的动静态性能，在负载突变时能够很快的恢复稳态
［3］
。本文
在常规PID 控制的基础上，针对其抗干扰能力不足、误差大的不足，设计了积分分离PID 、模糊PID 两种控制方案，并分别对焊接移动机器人无刷直流电机控制系统进行了仿真
［4－7］
。
1焊接机器人无刷直流电机控制系统
模型
在焊接移动机器人的直流电机死循环调速系统的结构中，转速环是决定控制系统的根本因素，电流环则主要是改变电机运行特性以有利于外环控制，在本文建立的焊接移动机器人直流电机仿真模型中，主要对速度环进行控制，通过改变速度环的控制方法来研究无刷直流电机的动、静态特性，电流环采用常规PID 控制器不变。系统模型如图1所示。
46
卷
图1
系统模型
在上述模型中由n 给定速度，n *
电机回馈速度组成速度环，二者用来计算速度误差e ，e 由速度控制器调整后获得参考电流值，经过电流滞环控制、PWM 生成、电压逆变等步骤，将信号输入无刷直流电机。根据实际的电机绕组电流信号计算出实际电流信号输入电流滞环控制器组成电流环
［8］
。
2
控制器设计
2.1
常规PID 控制器设计
PID 控制器由比例单元（P ）、积分单元（I ）和微
分单元（D ）组成。PID 控制是一种线性控制，主要适用于基本线性和动态特性不随时间变化的系统。控制器结构如图2所示
。
图2
常规PID 控制器结构图
输入e （k ）与输出u （k ）的关系为：u （k ）=（K p （e （k ）+
1
T
i
t 0
e （k ）d t +T d ·
d e （k ）
d t
）（1）
式中，K p 为比例系数；T i 为积分时间常数；T d 为微分时间常数。
传递函数为：
G （s ）=U （S ）E （S ）=K p （1+1T i ·1
s +T d ·s ）（2）
令K i =
K p K i ，K d =K p T d
则传递函数：
G （s ）=K p +K i ·1
s
+K d ·s
（3）
本文中常规PID 控制器中K p ，K i 和K d 的值如表1。
表1
常规PID 参数控制器K p K i K d 常规PID
0.35
16.61
0.013
2.2积分分离PID 控制器设计
在常规PID 控制中，引入积分环节的目的主要
是为了消除静差，提高控制精度，但是在过程的起动、结束或则大幅度增减设定时，段时间内系统的
输出会有很大的偏差，会造成PID 运算的积分累计，只是控制量超过了执行机构可能允许的最大动作范围对应的极限控制量，引起系统较大的超调。
积分分离的基本思想是：当被控量与设定值偏差较大时取消积分的作用，以免由于积分作用使系统稳定性减低；当被控量接近给定值时，引入积分控制，以便消除静差。具体步骤如下：
Ⅰ.根据系统实际情况，设定积分分离阀值β（β＞0），不能过大也不能过小。
Ⅱ．当|e （k ）|＞β时，采用PD 控制，以保证系统有较快的反速度的同时避免产生过大的超调量。
Ⅲ．当|e （k ）|＜β时，采用PID 控制，以保证系统的控制精度。
积分分离控制算法可以表示为：u （k ）=K p ·e （k ）+ε·K i ·∑k
i =0e （j ）·T +
K d ［e （k ）－e （k －1）］/T
（4）式中，T 为采样时间；ε为积分项的开关系数
ε=
1|e （k ）|≤β0
|e （k ）|＞{
β
（5）
根据积分分离PID 控制器仿真结构如图3所示
。
图3积分分离PID 控制器结构图
积分分离PID 控制器K p ，K i ，K d ，β的值如表2。
表2积分分离PID 参数值
控制器K p K i
K d
β积分分离PID
0.61
91.50.008
40
2.3
自适应模糊PID 控制器设计
自适应模糊PID 控制器以转速误差e 和转速误
·
03·
11期马国红等：焊接机器人直流电机控制系统PID 仿真比较
差变化率e c 作为模糊控制器的输入，经过专家经验基础知识上建立的模糊控制规则在线调整K p 、K i 、K d 的系数λ_K p
、λ_
K i
和λ_
K d
，达到实时调整PID
参数的目的。自适应Fuzzy-
PID 控制器结构如图4所示
。
图4自适应Fuzzy-
PID 控制器结构K p =λ_K p
·Ｒ_
K p
K i =λ_K i
·Ｒ_K i K d =λ_K d
·Ｒ_
K {
d
（6）
式中，Ｒ_K p
、Ｒ_
K i 、Ｒ_
K d
为设定好的PID 调节
系数。
输入量e 和e c 的模糊论域分别设置为［0，1］、［0，50］，输出量λ_
K p
、λ_
K i
和λ_
K d
的模糊论域
分别设置为［0.6，1.5］
、［0.8，1.2］、［0.5，1.3］，考虑到适用的原则，输入量和输出量的模糊语言值分别为｛PB ，NM ，NS ，ZO ，PS ，PM ，PB ｝，从小到大共7个语言值。语言值的隶属函数选用梯形与三角形隶属函数，控制规则选用Mamdani 规则，共49条模糊规则如表3 表5所示，每一条模糊规则都采用E ，E C 来描述，第i 条规则可以表示为：If E is Ai and EC is Bi then U is Ci 。取最大隶属度对应的输出量为控制器输出。
μc （U ）=max 49
i =1［μAi （E ）·μBi （E C ）·μC i （U ）］
（7）
式中，μAi 、μBi 、μCi 分别为A ·
i 、B i 、C i 的隶属度。
表3
K p 模糊控制规则
E E C
NB NM PS ZO PS PM PB NB PB PB PM PM PS ZO ZO NM PB PB PM PM PS ZO NS NS PM PM PM PS ZO NS NS ZO PM PM PS ZO NS NM NM PS PS PS ZO NS NS NM NM PM PS ZO NS NM NM NM NB PB
ZO
ZO
NM
NM
NM
NB
NB
表4
K i 模糊控制规则
E E C
NB NM PS ZO PS PM PB NB NB NB NM NM NW ZO ZO NM NB NB NM NS NS ZO ZO NS NB NM NS NS ZO PS PS ZO NM NM NS ZO PS PM PM PS NM NS ZO PS PS PM PB PM ZO ZO PS PS PM PB PB PB
ZO
ZO PS
PM
PM
PB
PB
表5
K d 模糊控制规则
E
E C
NB NM PS ZO PS PM PB NB PS NB NB NB NB NM PS NM PS NS NB NM NM NS ZO NS ZO NS NM NM NS NS ZO ZO ZO NS NS NS NS NS ZO PS ZO ZO ZO ZO ZO ZO ZO PM PB NS PS PS PS PS NB PB
PB
PM
PM
PM
PS
PS
PB
Fuzzy-PID 控制器中的模糊模块使用Simulink 中的Fuzzy Logic Toolbox 中的Fuzzy Logic Controller ，并设置Fuzzy Inference System 文件，该文件包含了输入输出变量的模糊论域、模糊控制规则、隶属度函数。Fuzzy-PID 模糊控制器仿真模型如图5所示
。
图5
FuzzyPID 控制器仿真模型
3仿真结果分析
本文基于Matlab Simulink 建立了无刷直流电机
控制系统模型，并对该模型进行了仿真测试，仿真所用的无刷直流电机参数设置为：定子相绕组电阻Ｒ=1Ω，定子相绕组自感L =0.02H ，互感M =－0.15H ，转动惯量J =0.005kg ·m 2，阻尼系数β=0.0002N ·m ·s /rad ，极对数p =1，额定转速n =500r /min ，200V 直流电源供电，仿真时间为0.2s ，
·
13·
46卷
在t =0.1s 时加入负载T L =2N ·m 。
图6、图7分别对应为常规PID 、积分分离PID 、模糊PID 控制下的无刷直流电机转速响应和转矩响应波形。下图可以看出常规PID 这种经典控制方法相对于另外两种控制方式震荡大，超调量不理想（7%）；积分分离PID 控制，超调量下降到（1.8%）；模糊PID 超调量仅为（0.2%）。图8可以看出，三种控制方法空载起动最大转矩分别为13.6N ·m 、14.3N ·m 和12.4N ·m ，调整时间t s 分别为0.028s 、0.012s 、0.007s
。
图8、图9分别为在0.1s 时，电机突加负载2N ·m ，电机的转速和转矩变化。结果可以看出常规PID 、积分分离PID 、模糊PID 控制无刷直流电机转速分别用了0.015s 、0.008s 、0.005s 恢复到额定的500r /min ，并且常规PID 还有一定的状态不稳定。电机转矩达到稳定状态的时间，利用模糊PID 控制器比积分分离PID 和常规PID 分别缩短了30%和55%。
图80.1s
突加负载情况下电机的转速变化
图9
突加负载情况下电机的转矩变化
为了更好的研究该焊接移动机器人无刷直流电机控制系统及其控制算法的动静态特性。基于上述模型，通过设置不同的额定转速、有无负载的不同情况，完成了一系列的仿真实验。以调整时间t s 、超调量σp 两个参数来反应系统的动静态特性。如表6所示。
表6直流电机在不同情况下的参数对比速度
传统PID 积分分离PID 模糊PID t s
σp t s
σp
t s
σp
100W 0.0287.80.015 1.630.0080.92100Y 0.0297.80.020 1.690.008 1.11500W 0.0267.40.012 1.820.0070.23500Y 0.0247.30.017 1.930.0120.321000W 0.0267.70.018 1.520.0150.351000Y 0.0267.90.021 1.650.0150.423000W 0.0247.50.022 2.350.0140.513000W 0.026
7.5
0.023 2.400.0190.51
注：（W 代表有负载2N ·m 。Y 代表无负载）
（下转第37页）
·
23·
11期孟令瑞等：
无刷直流电机直接转矩自适应模糊控制器的设计
图10反电动势波形
4结论
本文设计了基于遗传算法优化的自适应模糊控制器，并将其成功的应用于无刷直流电机直接转矩控制系统中。仿真结果表明，经过遗传算法优化的模糊控制器与未经优化的模糊控制器相比，其磁链脉动和转矩脉动明显减小，具有控制精度高、动态性能好、适应性强等优点，显著的改善了系统的控制性能。
参考文献
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（上接第32页）
从表6和图10、图11可以看出调整时间t s 在相同的条件下，Fuzzy-PID 最短，常规PID 最长。超调量σp 在同等条件下也是Fuzzy-PID 表现最优越。常规PID 具有线性调节规律，积分分离PID 和Fuzzy-PID 则具有非线性调节规律，焊接移动机器人系统则是一个多变量的非线性系统，因此对于积分分离PID 和常规PID ，常规的PID 控制如果在误差较大的初始阶段引入积分环节，会造成PID 的积分累积，从而引起系统较大的超调。
积分分离PID 和Fuzzy-PID 相比较，积分分离PID 破坏了常规PID 的良好结构，由于积分分离阀值β一般较小，导致大部分的控制任务有P 控制或PD 控制完成，积分的利用率较低，积分的作用减小，Fuzzy-PID 具有与传统PID 类似的结构，能够在最短的时间内适应被控对象发生的变化，自动调整PID 的控制参数，在最短的时间内到达稳态。
4结论
本文对焊接移动机器人无刷直流电机控制系统进行了研究，并利用Matlab /Simulink 对该系统进行了建模，然后分别以常规PID 、积分分离PID 、Fuzz-y-PID 作为系统控制器进行对比，对仿真结果进行分析，可以得出以下几个结论：
（1）对于设定的焊接移动机器人无刷直流电机转速，Fuzzy-
PID 具有更快的调节时间和更小的超调量。
（2）突加负载后，Fuzzy-PID 的波动最小，调节时间最短，具有更强的抗干扰性和鲁棒性。
（3）焊接过程本身就是一个强辐射、多变量的复杂非线性系统，所以在本焊接移动机器人无刷直流电机控制系统中采用Fuzzy-
PID 控制。参考文献
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机械工业出版社，
2010．·
73·
焊接机器人工作站方案
. . . 目录 一、工件基础资料及工件工艺要求 (2) 1.1对被焊工件的要求 (2) 二、工作环境 (2) 三、机器人工作站简介 (2) 3.1焊接工艺 (2) 3.2工作站简述 (2) 3.3机器人工作站布局: (图中形状，尺寸仅供参考) (2) 3.4机器人工作站效果图 (3) 3.5机器人工作站动作流程 (3) 四、配置清单明细表 (4) 五、关键设备的主要参数及配置 (5) 六、电气控制系统 (6) 七、双方职责及协作服务 (7) 7.2需方职责 (7) 7.2供方职责 (7) 八、工程验收及验收标准 (7) 九、质量保证及售后服务 (8) 十、技术资料的交付 (9) 十一、其它约定................................................... 错误！未定义书签。附件一 KUKA机器人 (9) 1.1 KUKA KR6弧焊机器人： (10) 1.2机器人系统： (10)
一、工件基础资料及工件工艺要求 1.1对被焊工件的要求 ?工件误差：精度误差、位置误差、焊缝间隙误差。 ?工件焊缝周围10mm内不能有影响焊接质量的油、水分和氧化皮。 ?工件上不能有影响定位的流挂和毛刺等缺陷。 ?工件的尺寸偏差不能超过 1 mm。 ?不同工件在夹具定位后焊缝位置度重复定位偏差不超过 1 mm。 ?坡口的焊缝间隙小于1mm,大于1mm需人工打底。 二、工作环境 2.1电源：3相AC380V ，50Hz±1Hz ，电源的波动小于10%。 2.2工作温度：5℃～ 45℃。 2.3工作湿度：90%以下。 三、机器人工作站简介 3.1焊接工艺 ?焊接方式;人工定焊组对、人工示教，机器人满焊。 ?焊接方法：MIG/MAG ?保护气体：80%Ar+20%CO2。 ?焊丝直径：1.0/1.2mm。 ?焊丝形式：盘/桶装。 ?焊接的可达率：机器人焊枪可达范围，不可达区域由人工补焊。 ?工件装卸方式：人工装配。 ?物流方式：人工、行吊。 3.2工作站简述 ?本案设备采用单工位三班制，每班工作时间8小时，并且设备满足24小时三班连续作业工作能 力。 ?本工作站主要包括弧焊机器人1套、焊接电源1套、L型双轴变位机1套、机器人底座1套、系 统集成控制柜1套等组成。 3.3机器人工作站布局: (图中形状，尺寸仅供参考)
FANUC焊接机器人控制系统介绍、应用故障分析及处理
FANUC焊接机器人控制系统介绍、应用故障分析 及处理 FANUC机器人主要应用在奇瑞公司乘用车一厂和乘用车三厂的焊装车间中，其控制系统采用32位CPU 控制，采用64位数字伺服驱动单元，同步控制6轴运动；支持离线编程技术；控制器内部结构相对集成化，这种集成方式具有结构简单、整机价格便宜且易维护保养等特点。 焊接是工业生产中非常重要的加工方式，同时由于焊接烟尘、弧光和金属飞溅的存在，焊接的工作环境非常恶劣，随着人工成本的逐步提升，以及人们对焊接质量的精益求精，焊接机器人得到了越来越广泛的应用。 机器人在焊装生产线中运用的特点 焊接机器人在高质、高效的焊接生产中发挥了极其重要的作用，其主要特点如下： 1.性能稳定、焊接质量稳定，保证其均一性 焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决定性作用。人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，很难做到质量的均一性；采用机器人焊接，每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，焊接质量非常稳定。 2.改善了工人的劳动条件 采用机器人焊接后，工人只需要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等；点焊时，工人不再需要搬运笨重的手工焊钳，从大强度的体力劳动中解脱出来。 3.提高劳动生产率 机器人可一天24h连续生产，随着高速、高效焊接技术的应用，使用机器人焊接，效率提高地更加明显。 4.产品周期明确，容易控制产品产量 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.可缩短产品改型换代的周期，降低相应的设备投资 可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是它可以通过修改程序以适应不同工件的生产。 FANUC机器人控制系统 1.概述 FANUC机器人主要应用在奇瑞公司乘用车一厂和乘用车三厂的焊装车间中，是奇瑞公司最早引进的焊接机器人，也是最先用到具有附加轴的焊接机器人。其控制系统采用32位CPU控制，以提高机器人运动插补运算和坐标变换的运算速度；采用64位数字伺服驱动单元，同步控制6轴运动，运动精度大大提高，最多可控制21轴，进一步改善了机器人动态特性；支持离线编程技术，技术人员可通过离线编程软件设置参数，优化机器人运动程序；控制器内部结构相对集成化，这种集成方式具有结构简单、整机价格便宜且易维护保养等特点。其控制原理如图1所示。
智能焊接机器人系统
焊接机器人系统 机器人通常定义为：机器人（Robot）是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。 焊接机器人作为在生产中最为常见的工业机器人，焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接，尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。因此，我选取焊接机器人作为讨论对象，以下是我比对自己在图书馆和网上找到的资料对焊接机器人的系统组成进行的简要概括，分析焊接机器人系统是怎样完成复杂的焊接工作的。 一、典型的机器人系统组成： 1、机器人本体和操作机，可以直接完成各种具体作业； 2、机器人控制器，用来控制机器人和完成数据存储，包括计算机系统和伺服系统两部分； 3、各种不同的作业工具，如焊枪和手爪等； 4、各种周边辅助设备； 5、为完成特殊任务而使用的传感器； 6、用于完成计算机管理、监控和计算机通信的通信系统。 二、焊接机器人的定义 焊接机器人是从事焊接的工业机器人。根据国际标准化组织工业机器人术语标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作，具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。目前在汽车工业中被广泛应用于汽车底盘的焊接。 三、焊接机器人的软硬件系统组成 1、焊接机器人的硬件系统。如下图所示：焊接机器人的硬件系统一般由机器人本体、摄像 机随动机构、焊接电源、摄像机、机器人控制器、示教盒、和中央控制机、导引/焊缝跟踪计算机、熔透控制计算机、焊机接口控制盒、电焊机和送丝机等部分构成。 2、焊接机器人的软系统。焊接机器人的软系统根据模块化设计的思想，将焊接机器人工作 单元分解为不同的功能模块。主要有初始位置导引模块、焊缝跟踪模块，熔透控制模块，
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，通过虚拟示教获得，并在三维图形环境中可让机器人按程序中的轨迹作模拟运动，以此检验其准确性和合理性。所编程序可通过网络直接下载给机器人控制器。 焊接机器人发展趋势 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，焊接机器人和其它工业机器人一样，不断向智能化和多样化方向发展。具体而言，表现在如下几个方面： 1)．机器人操作机结构： 通过有限元分析、模态分析及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。 探索新的高强度轻质材料，进一步提高负载/自重比。例如，以德国KUKA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减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统。
六自由度机器人控制系统设计
1前言 1.1 焊接机器人的发展历史与现状 现代机器人的研究始于20世纪中期，其技术背景是计算机和自动化的发展，以及原子能的开发利用。美国原子能委员会下属的阿尔贡研究所为解决可代替人进行放射性物质的处理问题，在1947年研制了遥控式机械手臂；1948年又相继开发了电气驱动式的主从机械手臂，从而解决了对放射性物质的进行远距离操作的问题。1954年，美国科学家戴沃尔最先提出工业机器人的概念，并申请了新的专利。其主要特点是借助伺服技术来控制机器人的关节，并利用人手对机械手臂进行动作示教，机械手臂能实现人物动作的记录和再现。这就是示教再现机械臂，现在所用的机械手臂差不多都采用这种控制方式。伴随着现代社会的发展，为了提高生产效率，稳定和提高产品的质量，加快实现工业生产机械化，改善工人劳动条件，已经大大改进了机械手臂的性能，并大量应用于实际生产中，尤其是在高压、高温、多粉尘、高噪音和重度污染的场合。焊接机器人的诞生可以追溯到上世纪70年代，是由日本发那科（FANUC）公司生产的小型机器人改进的，受限于当时的技术手段以及高昂的造价，使得当时的焊接机器人不能得到很好的应用。机械手臂是一种工业机器人，它由控制器、操作机、检测传感装置和伺服驱动系统组成，是一种可以自动控制、仿人手操作、可以重复编程、可以在三维空间进行各种动作的自动化生产设备。机械手臂首先是在汽车制造工业中使用的，它一般可进行焊接、上下料、喷漆以及搬运。它可代替人们进行从事繁重、单调的重复劳动作业，并且能够大大改善劳动生产率，提高产品的质量[1]。 到了90年代初，随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。工业机器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高，而机器人的制造成本和价格却不断下降。在西方国家，由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力，而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机，采用机器人的利润显然要比采用人工所带来的利大，使得焊机机器人得到了推广，同时技术的进步也使得焊机机器人技术得到很大提高。 进入新世纪之后，由于各国对焊接机器人的不断重视，使得焊接机器人技术取得了很大的进步。同时由于其焊机精度及更低的生产成本，也使得它得到了越来越多的应用。目前，焊接机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻以及热处理等方面，无论数量、品种和性能方面都还不能满足工业生产发展需要。在一些特殊的行业，使用它来代替人工操作的，主要是在危险作业、多粉尘、高温、噪声、工作空间小等的不适于人工作业的环境。 1.2 焊接机器人发展趋势
焊接机器人的控制原理及应用
焊接机器人的控制原理及应用焊接机器人是一种高度自动化的焊接设备，是焊接自动化的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化传统方式，开拓了一种柔性自动化新方式。在大三上学期的认识实习过程中，已经在长力机械厂有所接触。焊接机器人采用机器人代替手工焊接作业是焊接制造业的发展趋势，是提高焊接质量、降低成本、改善工作环境的重要手段。机器人焊接作为现代制造技术发展的重要标志己被国内许多工厂所接受，并且越来越多的企业首选焊接机器人作为技术改造的方案。 一、我国焊接机器人技术的发展历史 焊接机器人技术的发展我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。而在国外，工业机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。鉴于当时的国内外形势，国家“七五”攻关计划将工业机器人的开发列入了计划，对工业机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要内容，这样就把机器人技术和用户紧密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。 与此同时于1986年将发展机器人列入国家"863"高科技计划。在国家"863"计划实施五周年之际，邓小平同志提出了"发展高科技，实现产业化"的目标。在国内市场发展的推动下，以及对机器人技术研究的技术储备的基础上，863主题专家组及时对主攻方向进行了调整和延伸，将工业机器人及应用工程作为研究开发重点之一，提出了以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，以后又列入国家"八五"和"九五"中。经过十几年的持续努力，在国家的组织和支持下，我国焊接机器人的研究在基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并已进入使用化阶段，形成了点焊、弧焊机器人系列产品，能够实现小批量生产。 二、焊接机器人的组成 常规的弧焊机器人系统由以下5部分组成。 1、机器人本体，一般是伺服电机驱动的 6 轴关节式操作机，它由驱动器、传动机构、机械手臂、关节以及内部传感器等组成。它的任务是精确地保证机械手末端（悍枪）所要求的位置、姿态和运动轨迹。 2、机器人控制柜，它是机器人系统的神经中枢，包括计算机硬件、软件和一些专用电路，负责处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。 3、焊接电源系统，包括焊接电源、专用焊枪等。 4、焊接传感器及系统安全保护设施。 5、焊接工装夹具。 三、焊接机器人工作站的工作原理 焊接机器人工作站正常运行的中枢是其控制柜中的计算机系统。焊接机器人工作站通过计算机系统对焊接环境、焊缝跟踪及焊接动态过程进行智能传感，根据传感信息对各种复杂的空间曲线焊缝进行实时跟踪控制，从而控制焊枪能够实现规划轨迹运行，并对焊接动态过程进行实时智能控制。由于焊接工艺、焊接环境的复杂性和多样性，焊接机器人工作站在实施焊接前，应配备其焊接
机器人焊接系统要求
焊接机器人技术要求 一、设备名称、数量及用途 焊接机器人 1套用于山东玲珑机电有限公司（甲方） 二、供货范围 1、焊接机器人（焊枪、送丝机、储丝桶、水冷机、清枪剪丝装置、防碰撞传感器等） 2、机器人滑台系统 3、变位机 4、集成控制系统 5、示教器 6、焊接软件 7、配套的工装夹具 8、安全护栏及其它保护装置 9、烟尘处理系统 10、附件、备品备件 11、其它 一、系统方案 1.依据 1.1 甲方所提供的被焊工件照片、图纸及相关技术要求。 1.2 以产品的焊接工艺分析和工艺流程的合理性为基础，力求高柔性、高性价比、高可靠性，并且日后可扩展升级。 2.主要焊接工件及焊接要求 2.1.1工件外形图如下：（甲方可提供图纸）
热板 2.2工件的焊接要求： 2.2.1 气体保护电弧焊接(MAG)。 2.2.2 焊接牢固，无设备自身原因导致的夹渣、裂纹、咬边、漏焊等焊接缺陷。 2.2.3 焊缝均匀平整、无焊瘤等外观缺陷。 2.2.4 焊缝尺寸及质量应符合甲方图纸及技术要求。 2.2.5焊接位置：船形位焊接 3.工序及工艺路线的划分 3.1工序： 人工点焊零部件---吊运工件至变位机-→手动夹紧工件-→确认程序号-机器人焊接工件（变位机协调联动）- →焊接工件结束-→机器人复位→人工装卸工件，程序结束。 底座、横梁和热板在变位机上面焊接。 底座、横梁需要分两次焊接，第一次焊接底座、横梁的内部焊缝，第二次焊接底座、横梁的外部焊缝。需要人工分两次装卸工件。 3.2操作： 操作人员按下操作盒上的启动按钮，滑台上的焊接机器人按照预先设定好的程序运行，机器人夹持焊枪到达焊缝始端开始焊接，在焊接过程中变位机可以适时转动工件，使得工件上的焊缝有利于机器人的焊接作业，焊接结束，机器人复位，人工装卸工件。 该变位机可以同机器人配合工作。变位机带动工件适时翻转，可以将工件焊缝调整为机器人最佳位置焊接焊缝（船型焊缝），方便机器人焊接工件，此变位机还可以适应工件的多层多道焊接、对称焊接等焊接要求，减少工件焊接变形。 3.3机器人弧焊软件包： 机器人带有起始点寻位功能。该功能具备接触传感功能，具有自动寻找焊缝起始位置的功能，从而解决工件初始定位偏差问题。 机器人带有电弧跟踪功能。能够自动补偿由于工件的不一致性、焊接变形带来的偏差。 焊接工艺特点：通过触碰寻位对于其中特征位置的焊缝集中进行寻位；按照工艺需求，遵循焊接应力变化、表面要求及焊接可达性要求，依次进行焊接；大部分焊缝都尽最大可能调整为船型位置。焊接过程中，部分关键尺寸进行必要的二次寻位，以保证起弧位置准确。并利用变位机大幅反转的间隙，设置程序，进行清枪剪丝喷硅油的工作。 3.4焊接工艺
焊接机器人控制系统
焊接机器人运动控制系统 作为焊接机器人的用户，为正确选择、合理使用并做到能常规维护焊接机器人，必须对焊接机器人的运动控制系统有一定层次的了解。 1.对机器人运动控制系统的一般要求机器人控制系统是机器人的重要组成部分，主要用于对机器人运动的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： 1.1 记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 1.2 示教功能：离线编程、在线示教、间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 1.3 与外围设备联系功能：输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 1.4 坐标设置功能：有关节坐标系、绝对坐标系、工具坐标系和用户自定义四种坐标系。 1.5 人机接口：示教盒、操作面板、显示屏。 1.6 传感器接口：位置检测、视觉、触觉、力觉等。 1.7 位置伺服功能：机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 1.8 故障诊断安全保护功能：运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 2 焊接机器人运动控制系统（硬件）的组成焊接机器人运动控制系统中的硬件（图4）一般包括：
2.1 控制计算机。控制系统的调度指挥机构。一般为微型机，其微处理器有32位、64位等，如奔腾系列CPU以及其他类型CPU； 2.2 示教盒。示教焊接机器人的工作轨迹和参数设定，以及所有人机交互操作。示教盒拥有自己独立的CPU以及存储单元，与主计算机之间以串行通信方式实现人机信息交互； 2.3 操作面板。由各种操作按键、状态指示灯构成，只完成基本功能操作； 2.4 硬盘和软盘存储器。存储焊接机器人工作程序以及各种焊接工艺参数数据库的外围存储器； 2.5 数字和模拟量输入输出。各种状态和控制命令的输入或输出。 2.6 打印机接口。记录需要输出的各种信息。 2.7 传感器接口。用于信息的自动检测，实现机器人柔顺控制，一般为力觉、触觉和视觉传感器。对一般的点焊或弧焊机器人来说，控制系统中并不设置力觉、触觉和视觉传感器。 2.8 轴控制器。完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 2.9 辅助设备控制。用于和焊接机器人配合的辅助设备控制，如焊接电源系统、焊枪（焊钳）、焊接装夹具系统等。 2.10 通信接口。实现机器人和其他设备的信息交换，一般有串行接口、并行接口等。 2.2.11 网络接口 2.11.1 Ethernet接口：可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC 通信，数据传输速率高达10Mbit/s，可直接在PC上用windows9X或windowsNT库函数进行应用程序编程之后，支持TCP/IP通信协议，
焊接机器人的运动控制系统
焊接机器人的运动控制系统 作为焊接机器人的用户，为正确选择、合理使用并做到能常规维护焊接机器人，必须对焊接机器人的运动控制系统有一定层次的了解。 焊接机器人是装上了焊钳或各种焊枪的工业机器人。工业机器人的运动控制系统涉及数学、自动控制理论等，内容很多。要在较短的篇幅中，全面而系统地介绍工业机器人的运动控制系统，实在是非工业机器人控制专业人员所能及的事情，因此，本章内容是从焊接机器人的用户角度出发，尽量以图代解、简明地阐述有关机器人运动控制系统的一般性问题。 焊接机器人运动轴的定义 点焊与弧焊两种机器人都是由典型6关节型（也称6轴）工业机器人装上焊钳或焊枪而构成，因此，讨论焊接机器人运动系统构成，亦即讨论典型6关节工业机器人的运动系统构成。顾名思义，典型6关节工业机器人有6个可活动的关节，每个关节的运动名称都有定义，在图2中，给出了典型6关节工业机器人各关节的编号与动作状态（编号后面的英文大写字母就是规定动作英文名称的第一个字母），每个关节的运动都由一个伺服电（动）机驱动，每个电机都有各自的伺服控制系统。机器人最后“手”关节上所安装的工具中心点（TCP）（对点焊钳与电焊枪的TCP点，在相应的机器人结构中都作了规定）的运动轨迹是多个关节伺服系统协同动作的结果。而机器人运动控制系统（器）的作用就是如何根据编程指令来指挥控制6个伺服电（动）机协同动作，以完成工具中心点所要求实现的运动轨迹。 焊接机器人的运动轴参数 焊接机器人的运动轴参数主要包括：各轴最大运动范围、最大速度、相关轴的容许转距、相关轴的容许惯性力矩等 焊接机器人运动控制系统的组成 对机器人运动控制系统的一般要求 机器人控制系统是机器人的重要组成部分，主要用于对机器人运动的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下： 记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有
FANUC机器人控制系统
FANUC机器人控制系统 焊接是工业生产中非常重要的加工方式，同时由于焊接烟尘、弧光和金属飞溅的存在，焊接的工作环境非常恶劣，随着人工成本的逐步提升，以及人们对焊接质量的精益求精，焊接机器人得到了越来越广泛的应用。 机器人在焊装生产线中运用的特点 焊接机器人在高质、高效的焊接生产中发挥了极其重要的作用，其主要特点如下： 1.性能稳定、焊接质量稳定，保证其均一性 焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决定性作用。人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，很难做到质量的均一性；采用机器人焊接，每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，焊接质量非常稳定。 2.改善了工人的劳动条件 采用机器人焊接后，工人只需要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等；点焊时，工人不再需要搬运笨重的手工焊钳，从大强度的体力劳动中解脱出来。 3.提高劳动生产率 机器人可一天24h连续生产，随着高速、高效焊接技术的应用，使用机器人焊接，效率提高地更加明显。 4.产品周期明确，容易控制产品产量 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.可缩短产品改型换代的周期，降低相应的设备投资 可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是它可以通过修改程序以适应不同工件的生产。 FANUC机器人控制系统 FANUC机器人控制系统采用32位CPU控制，采用64位数字伺服驱动单元，同步控制6轴运动；支持离线编程技术；控制器内部结构相对集成化，这种集成方式具有结构简单、整机价格便宜且易维护保养等特点。 1.概述 FANUC机器人主要应用在奇瑞公司乘用车一厂和乘用车三厂的焊装车间中，是奇瑞公司最早引进的焊接机器人，也是最先用到具有附加轴的焊接机器人。其控制系统采用32位CPU 控制，以提高机器人运动插补运算和坐标变换的运算速度；采用64位数字伺服驱动单元，同步控制6轴运动，运动精度大大提高，最多可控制21轴，进一步改善了机器人动态特性；支持离线编程技术，技术人员可通过离线编程软件设置参数，优化机器人运动程序；控制器内部结构相对集成化，这种集成方式具有结构简单、整机价格便宜且易维护保养等特点。其控制原理如图1所示。
焊接机器人控制系统浅谈
焊接机器人的控制系统浅谈 【摘要】： 本文主要介绍了焊接机器人的控制系统的发展历史及其技术发展现状；介绍了目前焊接机器人使用的控制系统；着重介绍了焊接机器人DSP焊缝跟踪控制系统及其控制系统设计的算法；最后焊阐述了焊接机器人发展的前景。 【关键词】：焊接机器人；控制系统 一、焊接机器人的发展历程 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。 第三代是智能型机器人。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、推理和决策的能力，能适应外部对象、环境协调地工作，能完成更加复杂的动作，还具备故障自我诊断及修复能力。 焊接机器人就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。早期的焊接机器人缺乏“柔性”，焊接路径和焊接参数须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点。随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单一的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元(系统)方向发展。 二、焊接机器人控制系统 2.1、控制系统构成 如图2示，球罐焊接机器人的微机控制系统硬件主要由S7-200型PLC微机控制器与各传感器、电机的接口电路组成 2.2、S7-200控制器 采用S7-200控制器模块有：CPU模块、I/O模块、与D/A模块，CPU模块能实现 μ，有各种算术逻辑运算指令及PWM 复杂的实时控制功能，其指令执行时间为0.2s 运算等复杂指令，有中断响应、高速脉冲输出等功能，有大量的位存储器、计数器与定时器，及8K字节的EPROM等等;I/O模块采用晶体管端口,有光耦隔离, 输 μ，入、输出电压24V，触点开关频率4KHz；A/D与D/A模块的模数转换时间25s 分辨率12位，输入范围5V ±。 ±、输出范围10V
焊接机器人系统毕业设计论文
第1章绪论 1.1课题研究的目的及意义 焊接是制造业中最重要的工艺技术之一。它在机械制造、核工业、航空航天、能源交通、石油化工及建筑和电子等行业中的应用越来越广泛。随着科学技术的发展，焊接已从简单的构件连接方法和毛坯制造手段，发展成为制造业中一项基础工艺，一种生产尺寸精确的产品的生产手段。传统的手工焊接已不能满足现代高技术产品制造的质量、数量要求。因此，保证焊接产品质量的稳定性、提高生产率和改善劳动条件已成为现代焊接制造工艺发展亟待解决的问题。电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展为焊接过程自动化提供了十分有利的技术基础，并已渗透到焊接各领域中。近20年来，在半自动焊、专机设备以及自动焊接技术方面已取得了许多研究和应用成果，表明焊接过程自动化已成为焊接技术新的生长点之一。从21世纪先进制造技术的发展要求看，焊接自动化生产已是必然趋势。焊接机器人的诞生是焊接自动化革命性的进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化的生产方式，从而使中小批量的产品自动化焊接成为可[1]。 焊接机器人已经广泛应用于汽车、工程机械、摩托车等行业，极大地提高了焊接生产的自动化水平，使焊接生产效率和生产质量产生了质的飞跃。同时改善了工人的劳动环境[2]。但是，现在焊接领域中自动化程度最高的手臂式机器人在使用时有两个局限性：一个是它的活动范围较小，因为它像一个手臂，手臂长1.5~2米，也就是其活动半径，所以焊接的工件不能太长，最大范围也不能超过2米。二是它必须用编程或示教进行工作，对不规则的焊缝，特别是在焊接过程中焊缝发生形变时，则很难适应。然而，许多大型工件体积非常庞大，而且必须在工地和现场进行焊接。例如：石化工业中的大型储油罐、球罐，造船业中的各种轮船，对这类产品的焊接，就很难实现自动化，许多建设工作仍然采用人工焊接[3]。因此，给焊接机器人加装各种传感器，使它们具有焊接路径自主获取、焊缝跟踪以及焊接参数在线调整等能力，具有很高的实用价值。机器人焊接过程的自主化和智能化已经成为科研工作者的一个研究重点。移动焊接机器人由于其良好的移动性、强的磁吸附力以及较高的智能，成为解决大型焊接结构件自动化焊接的有效方法[4]。尽管自主移动机器人的实用化研究还不够完善，但移动机器人是解决无轨道，无导向，无范围限制焊接的良好方案。 1.2国内外研究现状 自1962年美国推出世界上第一台Unimate型和Versatra型工业机器人以来，越来越多的工业机器人投入生产使用中。这其中大约有半数是焊接机器人。焊接机器人是在工业机器人上装备焊接系统，如送丝机、软管、焊枪、焊炬或焊钳，并配备相应
机器人焊接智能化技术
1. 引言 随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化已成为必然趋势[1 -8]。目前，采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。焊接机器人由于具有通用性强、工作可靠的优点，受到人们越来越多的重视。在焊接生产中采用机器人技术，可以提高生产率、改善劳动条件、稳定和保证焊接质量、实现小批量产品的焊接自动化[9]。 从60年代诞生和发展到现在，焊接机器人的研究经历了三个阶段，即示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。随着计算机控制技术的不断进步，使焊接机器人由单一的单机示教再现型向多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展，实现由第二代向第三代的过渡将成为焊接机器人追求的目标[9,10]。 目前，国内外大量应用弧焊机器人系统从整体上看基本都属于第一代或准二代的焊接由于焊接路径和焊接参数是根据实际作业条件预先设置的，在焊接时缺少外部信息传感和实时调整控制功能，这类弧焊机器人对焊接作业条件的稳定性要求严格，焊接时缺乏“柔性”，表现出明显的缺点。在实际弧焊过程中，焊接条件是经常变化的，如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化，焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均[9,1 2]。为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响，提高机器人作业的智能化水平和工作的可靠性，要求弧焊机器人系统不仅能实现空间焊缝的自动实时跟踪，而且还能实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制。 2. 机器人焊接智能化技术的主要构成
现代焊接技术具有典型的多学科交叉融合特点[5,11]，采用机器人焊接则是相关学科技术成果的集中体现。将智能化技术引入焊接机器人所涉及的主要技术构成可见图1 所示。其中包括： 1）焊接机器人对于焊接任务的自主规划技术； 2）焊接机器人的运动轨迹控制技术； 3）焊接动态过程的信息传感、建模与智能控制技术； 4）机器人焊接系统的集成与控制，将上述焊接任务规划、轨迹跟踪控制、传感系统、过程模型、智能控制等子系统的软硬件集成设计、统一优化调度与控制，涉及焊接柔性制造系统的物料流、信息流的管理与控制，多机器人与传感器、控制器的多智能单元与复杂系统的控制等。 下面对以上相关方面的主要技术研究与发展现状分别作简要叙述。