1. 研究目的与意义

当前，国内工业生产已大量使用机器人，其中用于焊接生产的约占60%强。而能将机器人用于焊接生产的部门和行业也非常广泛，譬如：汽车、摩托车、工程机械、农业机械以及家电产品等等。当然，使用机器人的优势也是非常显著的：① 稳定及提高产品质量，降低返工率或废品率。② 使生产系统通用化，便于产品改型。③ 提高劳动生产率，降低生产成本。④ 改善劳动环境，保障生产安全。⑤ 降低对工种的熟练程度，不再要求每位操作者都是熟练工种。⑥ 解决劳动力或熟练工不足的问题。等等。正因如此，除一些大型企业外，有越来越多的中小企业也希望引入机器人

用于弧焊的工业机器人，其组成和原理与人基本相同。弧焊机器人主要有熔化极焊接作业（如二氧化碳气体保护焊）和非熔化极焊接作业(如氩弧焊)两种类型。一般的弧焊机器人是由示教盒、控制盘、机器人本体及自动送丝装置，焊接电源等部分组成。它在计算机的控制下，可以实现连续轨迹控制和点位控制。它还具有直线插补和圆弧插补功能，因此可以焊接由直线及圆弧所组成的空间焊缝.弧焊机器人对不同的生产要求具有很强的适应性和柔性，它可以代替焊接工人在弧焊的高温、强光和烟雾下，长期进行焊接作业，并保证焊接作业的高生产率、高质量和高稳定性。

2. 国内外研究现状分析

通常，车辆、兵器、舰艇等主体材料结构件都具有高强度、高硬度、高碳当量的特点。同时，焊接接头组对偏差大，热处理变形加重了组对的困难，焊接性差，易产生裂纹等焊接缺陷，采用新型先进的焊接工艺及适度智能控制自动焊接方法可有效解决这一问题

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等 　　世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人，绝大部分有6个轴。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构，一种为侧置式（摆式）结构，如图2a、b所示。侧置式（摆式）结构的主要优点是上、下臂的活动范围大，使机器人的工作空间几乎能达一个球体。因此，这种机器人可倒挂在机架上工作，以节省占地面积，方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人，2、3轴为悬臂结构，降低机器人的刚度，一般适用于负载较小的机器人，用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。故而得名。早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小（局限于机器人的前部），难以倒挂工作。但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人（平行机器人），已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部，又没有测置式机器人的刚度问题，从而得到普遍的重视。这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人。近年来点焊用机器人（负载100～150kg）大多选用平行四边形结构形式的机器人。 　　上述两种机器人各个轴都是作回转运动，故采用伺取电机通过摆线针轮（rv）减速器（1～3轴）及谐波减速器（1～6轴）驱动。在80年代中期以前，对于电驱动的机器人都是用直流伺服电机，而80年代后期以来，各国先后改用交流伺服电机。由于交流电机没有碳刷，动特性好，使新型机器人不仅事故率低，而且免维修时间大为增长，加（减）速度也快。一些负载16kg以下的新的轻型机器人其工具中心点（tcp）的最高运动速度可达3m/s以上，定位准确，振动小。同时，机器人的控制柜也改用32位的微机和新的算法，使之具有自行优化路径的功能，运行轨迹更加贴近示教的轨迹。

弧焊机器人正在向具有视觉或触觉感知功能的第二代弧焊机器人发展。它的视觉系统可以识别焊缝的空间位置和跟踪焊缝；触觉系统也可像人的手指一样，通过触摸焊缝识别焊缝的空间位置并跟踪焊缝。这种第二代弧焊机器人在焊接过程中能察觉被焊工件由于热变形而产生的焊缝位置的变化，调整焊柱位置保证焊缝质量。由于它能自动适应焊缝位置的变化，所以它对被焊工件的制造精度及定位精度的要求都有所降低。第三代弧焊机器人是具有学习、推理和自动规划功能的智能弧焊机器人，预计在20世纪末才会出现。

3. 研究的基本内容与计划

3月3日到3月15号阅读与课题相关的资料，弄清楚课题所涉及的问题，与指导老师和同学探讨遇到的问题和困难。

3月3日到3月15号阅读与课题相关的资料，弄清楚课题所涉及的问题，与指导老师和同学探讨遇到的问题和困难。

3月15号到4月15号建立机器人、变位机和作业对象的三维模型和规划焊接协同作业路径

4. 研究创新点

这项课题的特色与创新在于通过运用多自由度变位机，通过与弧焊机器人的协调运动使焊缝处于最佳焊接位置，从而保证焊接质量，清除焊接死角位置。弧焊机器人与数控变位机协同作业规划主要依靠离线编程来完成。