自從20世紀(jì)60年代初人類創(chuàng)造出一個(gè)工業(yè)機(jī)器人以來，工業(yè)機(jī)器人顯示出了巨大的生命力。在短短的40多年里，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)發(fā)展迅速，而安川焊接機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)發(fā)達(dá)國家的生產(chǎn)中。目前工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工工業(yè)、汽車及汽車零部件制造、橡塑工業(yè)、電子電氣工業(yè)、食品工業(yè)、木材及家具制造等領(lǐng)域。在工業(yè)生產(chǎn)中，安川焊接機(jī)器人、裝配機(jī)器人、噴涂機(jī)器人和搬運(yùn)機(jī)器人得到了廣泛的應(yīng)用。本文主要研究焊接機(jī)器人。

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安川焊接機(jī)器人是一種從事焊接(包括切割和噴涂)的工業(yè)機(jī)器人，主要包括機(jī)器人和焊接設(shè)備。其中機(jī)器人由機(jī)器人本體和控制柜組成，焊接設(shè)備如電弧焊和點(diǎn)焊，由焊接電源(包括其控制系統(tǒng))、送絲機(jī)、焊槍等組成。對于智能機(jī)器人來說，它們還應(yīng)該配備傳感系統(tǒng)，如激光或攝像機(jī)傳感器及其控制裝置。

由于機(jī)器人焊接的特殊性和復(fù)雜性，國內(nèi)外實(shí)際焊接生產(chǎn)中使用的機(jī)器人大多是“示教-再現(xiàn)”型的“盲人”機(jī)器人。該類型機(jī)器人對焊接環(huán)境的一致性有嚴(yán)格的要求，其焊接路徑及相關(guān)參數(shù)需要預(yù)先設(shè)定。

但在實(shí)際焊接中，存在變散熱、變形、變錯(cuò)邊、變間隙、工件加工誤差、裝配誤差等諸多因素，導(dǎo)致焊縫尺寸和位置發(fā)生變化，導(dǎo)致示教軌跡與焊縫產(chǎn)生偏差。為了讓機(jī)器人模擬熟練的焊工進(jìn)行智能焊接，需要為“盲人”機(jī)器人安裝“大腦”和“眼睛”，其中機(jī)器人的“大腦”是機(jī)器人跟蹤控制系統(tǒng)，“眼睛”是視覺傳感系統(tǒng)，使機(jī)器人能夠自主引導(dǎo)，找到初始焊接位置，進(jìn)行實(shí)時(shí)焊縫跟蹤控制。

通過視覺傳感重構(gòu)焊接工作空間，識(shí)別工件位置，焊槍準(zhǔn)確移動(dòng)到初始焊接位置，控制機(jī)器人跟蹤引弧后的焊縫。這解決了手工教學(xué)效率低的問題，提高了安川焊接機(jī)器人的自主焊接水平。安裝多功能智能視覺系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人焊接的重要手段之一。

焊接機(jī)器人跟蹤與仿真技術(shù)闡述了處理安川焊接機(jī)器人建模與控制、自主引導(dǎo)與跟蹤、離線仿真與圖像傳感等關(guān)鍵技術(shù)。在介紹基礎(chǔ)知識(shí)的同時(shí)，對專業(yè)內(nèi)容進(jìn)行適度的分析和討論，向讀者展示當(dāng)前安川焊接機(jī)器人的傳感和仿真技術(shù)，拓展讀者的思維方式。