焊接机器人的运动控制系统构成

焊接机器人作为一种自动焊接设备,它的自动化是靠其运动控制系统来实现的,而其运动控制系统并不简单!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,今天从焊接机器人的用户角度出发,阐述有关机器人运动控制系统的一般性问题。

1.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。

2.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。一种典型的6关节型工业机器人的关节运动参数的量值见表。

可以看出:6关节型工业机器人的运动轴参数不仅涉及各轴本身,也最终决定整台工业机器人的性能。其中,最重要的性能指标是:重复定位精度和负载重量。

焊接机器人运动控制系统主要由程序解释器、运动插补器、伺服驱动器以及其他一些辅助模块组成。其中运动插补器相当于人类的大脑智慧部分,它接收用户程序指令解释器输出的运动控制指令,并根据指令附带的技术要求,精心规划出位置或轨迹运动参数,交给驱动伺服器执行。可见运动插补是焊接机器人运动控制系统的核心技术。它主要包含机器人运动学、运动加减速规划、运动插补、速度前瞻、重力补偿、焊缝跟踪和多机协调等核心算法。

焊接机器人运动控制系统的构成

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