趙貴程++沈鵬

摘 要：本篇文章的主要目的是講解汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)的應(yīng)用，主要講解汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成，詳細(xì)的講述了汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)在使用過(guò)程中需要注意的問(wèn)題進(jìn)行詳細(xì)的總結(jié)，汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)可以對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行監(jiān)控，達(dá)到運(yùn)行穩(wěn)定的目的。

關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人；設(shè)計(jì)研究

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，使機(jī)器人在當(dāng)今社會(huì)的每一個(gè)行業(yè)中都得到了一定程度的使用，工業(yè)機(jī)器人則是應(yīng)用最為廣泛的。工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)已有四十多年的歷史，在汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的使用，是主要的機(jī)電一體設(shè)備。

一、焊接機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人最大的應(yīng)用是在焊接方面，在汽車(chē)制造行業(yè)中需要對(duì)焊接的精密程度有著很高的要求，普通的人工工人很難完成這個(gè)指標(biāo)。另外在焊機(jī)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生很多對(duì)人體有危害的煙霧和火花。所以，使用點(diǎn)焊機(jī)器人對(duì)于汽車(chē)工業(yè)領(lǐng)域是十分有意義的。為了滿足生產(chǎn)的需要，一般的汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人都是使用關(guān)節(jié)式工業(yè)機(jī)器人，這種機(jī)器人通常具有六個(gè)自由度，分別為：腕轉(zhuǎn)、腰轉(zhuǎn)、大小臂轉(zhuǎn)、腕擺和腕捻。焊接機(jī)器人的主要驅(qū)動(dòng)方式為氣電驅(qū)動(dòng)，該驅(qū)動(dòng)具有精度高、速度快、節(jié)約能源、方便維修的優(yōu)點(diǎn)，是汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人所需要的驅(qū)動(dòng)方式。

二、我國(guó)焊接機(jī)器人的發(fā)展情況

我國(guó)機(jī)器人的研發(fā)已經(jīng)具有三十多個(gè)年頭了，最開(kāi)始的十年之中處于研究開(kāi)發(fā)的階段，發(fā)展的較為緩慢，從85年開(kāi)始被國(guó)家劃入相關(guān)計(jì)劃之中，提升了發(fā)展的速度。在“863”和“七五”“八五”“九五”的技術(shù)攻關(guān)和發(fā)展計(jì)劃的促進(jìn)下，使我國(guó)的機(jī)器人研究得到很大的進(jìn)展，在基礎(chǔ)的技術(shù)方面之中有著很大的進(jìn)步，并將其應(yīng)用到實(shí)際工作之中。機(jī)器人在工程方面的應(yīng)用，主要表現(xiàn)為汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)在自動(dòng)化生產(chǎn)中的應(yīng)用，是工業(yè)機(jī)器人總體的五分之二。我國(guó)所使用的機(jī)器人主要有國(guó)產(chǎn)、日產(chǎn)和歐產(chǎn)三個(gè)種類(lèi)。這些焊接機(jī)器人的功能較為單一化，在工作前需要人員對(duì)其操作，控制每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)，達(dá)到點(diǎn)焊的效果。我國(guó)在機(jī)器人使用的方面上和西方先進(jìn)國(guó)家還是具有差距的，在機(jī)器人產(chǎn)業(yè)方面的匱乏是造成這一現(xiàn)狀的主要原因。

三、焊接機(jī)器人的系統(tǒng)組成

機(jī)器人想要將任務(wù)完成，需要控制系統(tǒng)和相應(yīng)設(shè)備的配合。一般焊接機(jī)器人是由操作機(jī)、控制器、變位機(jī)、焊接系統(tǒng)和傳感器、控制中心和安全設(shè)備所構(gòu)成的。

（一）操作機(jī)

所謂的機(jī)器人操作機(jī)是焊接機(jī)器人在系統(tǒng)之中的執(zhí)行程序，操作機(jī)是由傳動(dòng)機(jī)、驅(qū)動(dòng)器、機(jī)器人臂和關(guān)節(jié)等內(nèi)部編碼盤(pán)所組成，其主要任務(wù)是能夠確定操作器精準(zhǔn)的到達(dá)要求的位置，并且完成動(dòng)作。工業(yè)機(jī)器人通常都具有三個(gè)以上的運(yùn)動(dòng)關(guān)節(jié)，分為主要關(guān)節(jié)和次要關(guān)節(jié)兩個(gè)類(lèi)型，其數(shù)目和層次決定機(jī)器人的工作空間，因?yàn)楹附訖C(jī)器人具有六個(gè)關(guān)節(jié)，所以能夠精確地到達(dá)預(yù)定位置，這樣的機(jī)器人操作機(jī)在汽車(chē)點(diǎn)焊的領(lǐng)域中具有大量的應(yīng)用。

（二）控制器

控制器好比人類(lèi)的中樞神經(jīng)，它是由計(jì)算機(jī)硬件、計(jì)算機(jī)軟件和相應(yīng)電路所構(gòu)成。軟件系統(tǒng)主要為控制器系統(tǒng)軟件、機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軟件和專(zhuān)用語(yǔ)言。在機(jī)器人工作的過(guò)程中全程控制操作動(dòng)作。每個(gè)機(jī)器人的控制權(quán)都具備多處理器，根據(jù)系統(tǒng)的指令，對(duì)組件進(jìn)行相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)。

（三）變位機(jī)

變位機(jī)是汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人在焊接生產(chǎn)的過(guò)程中的重要組成，其工作目的是將工件移動(dòng)到最佳的焊接位置。在焊接工作前，在變位機(jī)上的夾具對(duì)被焊工件進(jìn)行夾取，不同的工件需要不同的負(fù)載力和運(yùn)動(dòng)方式。

（四）焊接系統(tǒng)和傳感器

焊接機(jī)器人完成作業(yè)的核心是焊接系統(tǒng)的存在，是由微處理器和部分接口芯片所組成的控制系統(tǒng)，它可以更具焊接程序?qū)附訁?shù)進(jìn)行輸入、并對(duì)故障進(jìn)行診斷，實(shí)現(xiàn)和本地計(jì)算機(jī)的聯(lián)系。因?yàn)閰?shù)選擇的需要，所以需要由機(jī)器人控制器直接控制。在焊接的過(guò)程中，需要對(duì)機(jī)器人的組成部分都能保證其精密度，否則會(huì)出現(xiàn)焊接部位出現(xiàn)偏差和焊接能量輸入超標(biāo)，所以說(shuō)焊接傳感器是不可缺少的設(shè)施。

（五）控制中心

在工業(yè)機(jī)器人在向系統(tǒng)化和網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展的過(guò)程中，中央控制計(jì)算機(jī)起到了很到的作用。在通過(guò)接口和控制器的連接，其主要用于和任何層次的計(jì)算機(jī)形成網(wǎng)絡(luò)通信，并且和傳感器互相配合，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的管理。

（六）安全設(shè)備

機(jī)器人系統(tǒng)運(yùn)行的重要保證是安全設(shè)備的有無(wú)，主要有過(guò)熱自動(dòng)斷電保護(hù)、超速自動(dòng)斷電保護(hù)、動(dòng)作越位自動(dòng)斷電保護(hù)、人工急停斷電保護(hù)等等，其可以很好保護(hù)周?chē)藛T和設(shè)備的安全。

四、汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)的應(yīng)用

（一）使用車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)符合安全需要

雖然使用機(jī)器人可以在一定程度上代替人類(lèi)工作的危害，但是他又會(huì)帶來(lái)一些隱藏的危害，例如機(jī)器人傷人事故等。所以，在使用機(jī)器人進(jìn)行焊接過(guò)程中，要確保工作人員不能離開(kāi)安全區(qū)域，確保機(jī)器人的正常工作。

（二）汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人的控制裝置

雖然焊接機(jī)器人自身具有完整的控制系統(tǒng)，但是作為獨(dú)立化的設(shè)備，在每個(gè)生產(chǎn)線上都只有一個(gè)工作站，這就需要有外部控制裝置對(duì)其進(jìn)行有效的控制，用來(lái)適應(yīng)生產(chǎn)的需要。使用可編程程序控制器和監(jiān)控裝置是常用的焊接機(jī)器人的控制裝置。從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程中的有序自動(dòng)化。

（三）汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人控制系統(tǒng)的擴(kuò)展應(yīng)用

1.增加外部行走軸

汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人的外部行走軸和其他的六個(gè)軸基本一樣，都具有伺服電機(jī)，它們和轉(zhuǎn)動(dòng)裝置進(jìn)行配合，對(duì)機(jī)器人的活動(dòng)范圍進(jìn)行有效的擴(kuò)大，在狹小的空間中進(jìn)行良好的作業(yè)。增加外部行走軸，實(shí)現(xiàn)了車(chē)身焊接的完全自動(dòng)化，提高了生產(chǎn)率。

2.自動(dòng)裝置交換的應(yīng)用

在生產(chǎn)線上，為了可以更好的節(jié)約空間，降低投資，可以使用自動(dòng)交換裝置，它是由可編程的控制器在生產(chǎn)的過(guò)程中對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，讓機(jī)器人進(jìn)行伺服焊鉗和工具的自動(dòng)切換，這樣一來(lái)，一臺(tái)機(jī)器人就可以完成兩臺(tái)焊接機(jī)器人的工作，大大節(jié)約了成本和空間。

五、總結(jié)

正如上文所講述的，汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用為汽車(chē)的制造行業(yè)帶來(lái)了高效率、高質(zhì)量、高數(shù)量生產(chǎn)效果，對(duì)流水線上的汽車(chē)提供了非常有利的保障。與此同時(shí)，汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人業(yè)在實(shí)踐之中暴露出很多問(wèn)題，使得我們不能停止前進(jìn)的步伐，不斷的努力創(chuàng)新，尋求有效解決問(wèn)題的手段，使汽車(chē)點(diǎn)焊機(jī)器人系統(tǒng)為我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)做出更大的貢獻(xiàn)。