三自由度焊接机器人机械系统设计说明书+CAD图纸(2)
焊接机器人与传统手工焊接比较，主要优点如下表[5]：
表1.1焊接机器人与传统手工焊接对比表 焊接类型
焊接机器人 传统手工焊
(1).具有稳定焊接质量，保证焊缝的均匀性 √ ×
(2).提高劳动生产率，一天可24小时连续生产 √ ×
(3).改善工人劳动条件，可在有害环境下工作 √ ×
(4).降低对工人操作技术的要求 √ ×
(5).缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资 √ ×
(6).可实现小批量产品的焊接自动化 √ ×
(7).能在空间站建设、核能设备文修、深水焊接等极限条件下完成人工难以进行的焊接作业 √ ×
(8).为焊接柔性生产线提供技术基础 √ ×
1.4 国内外焊接机器人的发展趋势
第2章 运动方案设计
2.1总体技术要求
工作范围：长2m，宽1.5m，高1m
适用规格：焊条d2.5，d3.5，d4.0，d5.0，d6.0 mm
运动平稳，噪声低
2.2直角坐标焊接机器人介绍
直角坐标焊接机器人，首先，它是直角坐标机器人的一种。直角坐标机器人，顾名思义，是能够实现自动控制的、可重复编程的、多功能的、多自由度的、运动自由度间成空间直角关系、多用途的操作机，属机器人中的一种[6]。 而直角坐标焊接机器人则是专门用来焊接的直角坐标机器人。这类机器人的结构和控制方案与机床比较类似，其到达空间的三个运动（x、y、z）是由直线运动构成，运动方向相互垂直，这种形式的机器人的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；缺点是机构较庞大，工作空间小，操作灵活性较差。简易和专用焊接机器人常采用这种形式[5]。
由于弧焊工艺早已在诸多行业得到普及，弧焊机器人在通用机械、金属结构等许多行业中得到广泛运用。弧焊机器人是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，而不只是一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机，因而对其性能有着特殊的要求，在弧焊作业中，焊枪应跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此运动过程中速度的稳定性和轨道精度是两项重要指标。一般情况下，焊接速度约取5~50mm/s，轨迹精度约为 (0.2~0.5)mm。由于焊枪的姿态对焊缝的质量也有一定影响，因此希望在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大。一般，一个直角坐标焊接机器人由水平轴X轴、Y轴、竖直轴Z轴、三轴的驱动电机，手抓和控制系统组成，下面一一介绍。直线运动轴，也叫直线运动单元，它就是一个独立的运动轴，主要负责实现三个方向的运动。
驱动电机：主要选用伺服电机或者步进电机。当驱动轴的最高转速低于600r/min时通常选用步进电机，否则选用交流伺服电机。
手爪：它是直角坐标焊接机器人的末端操作器，对于焊接机器人来说，手抓就是一把焊枪。
2.3 常见的几种直角坐标焊接机器人结构方案
通常，直角坐标焊接机器人的结构形式可以分为：1) 龙门式结构、2) 悬臂式结构、3) 垂挂式结构[6]，其各种结构的特点总结如下表：
表2.2直角坐标焊接机器人三种结构形式
结构形式 运动简图 组成 特点 适用场合