全文总字数：6936字

1. 研究目的与意义（文献综述）

工业制造领域中应用最广泛的机器人是焊接机器人，广泛应用于汽车制造业以及建筑行业中。焊接是现代机械制造业中必不可少的一种加工工艺方法，在汽车制造、工程机械、钢构件焊接等行业中占据重要的地位^[1]。过去采用人工操作焊接加工是一项繁重的工作，随着许多焊接结构件的焊接精度和速度要求越来越高，一般工人已难以胜任这一工作。此外，焊接时的电弧、火花及烟雾等对人体会造成伤害。而且焊接加工工艺的复杂性、劳动强度、产品质量、批量等要求，使得焊接加工工艺对于自动化、机械化的要求极为迫切，实现机器人自动焊接代替人工操作焊接成为学者或企业的理想和追求目标^[2]。针对在现代工业生产中人们对机器人不断提出的高精度、高速、高负载的要求，使得目前柔性机器人的相关动态特性研究成为机器人研究的相关领域的热点之一。机器人动力学问题本身属于非线性动力学问题，而关于机器人非线性动力学的因素则是多种多样的，如:摩擦、热散射以及柔性变形等。考虑到这些因素的作用，使得目前关于机器人柔性动力学的研究也是越来越倾向于研究多因素与柔性结合的相关动力学问题，主要包括多因素结合的机理、多因素影响下的动态响应、相关的建模、计算方法以及对应控制方法的优化^[3]。

目前从汽车制造行业的发展趋势来看, 该行业的竞争已经越来越激烈, 这就要求汽车行业从基本质量来进行改进, 使焊接的工作进度得到提升, 以此来产生巨大的经济效益。在将用户需求量满足的同时, 还需要进行市场扩大, 因此要提升生产技术的柔性和弹性。但从根本信息来看, 车身内部的结构和制造工艺会对乘客乘车的安全系数有影响。车身内部的构造是由多个冲压件在经过一系列工作的流程连接而成^[4]。且汽车制造的批量化、高效率和对产品质量一致性的要求，使焊接机器人在汽车焊接中获得大量应用。这也突出汽车焊接生产所具有的自动化、柔性化、集成化的制造优势。焊接机器人是焊接自动化的革命性进步，它突破了焊接刚性自动化的传统方式，开拓了一种柔性自动化生产方式。

美国通用、福特，日本丰田、日产，德国大众、宝马等大型汽车企业基本上建立了全部采用机器人焊接的车身焊接生产线。发达国家焊接自动化生产从最初的半自动化，采用焊接机器人代替手工焊接，但上下料、待焊工件定位夹紧等工作仍需手工完成，现今已发展成柔性自动化焊接生产线，整个焊接过程均自动完成。当今的汽车产品改型换代相当频繁，不同的车型需要不同的焊接生产线，如果重建新的焊接生产线，要花费大量资金，而原有的焊接生产线则被闲置或报废，造成极大浪费。假如焊接生产线具有柔性，则只须对生产线进行局部改造就可以满足新产品车型的生产需要。自动化焊接生产线是由焊接设备、焊接工装夹具及自动控制和机械化运输系统等组成，其中焊接设备的柔性是决定焊接生产线柔性的关键。而焊接机器人是机体独立、动作自由度多、程序变更灵活、自动化程度高、柔性程度好的焊接设备，具有多用途功能、重复定位精度高、焊接质量高、运动速度快、动作稳定可靠等特点，是焊接设备柔性化的最佳选择^[5]。

2. 研究的基本内容与方案

本毕业设计最主要的目的就是通过对关节臂机器人也就是焊接机器人的建模设计，开发焊接机器人动态性能分析软件进而对其进行动态性能分析。因此，本毕业设计将用四个部分来阐述焊接机器人建模以及动态性能分析：

基本内容：

(1) 对焊接机器人进行建模设计。

3. 研究计划与安排

第1周：完成外文文献翻译。

第2周：查阅相关文献，完成开题报告。

第3周：明确方案。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 刘丹,郑博方,王帅,李洋,罗震.机器人焊接关键技术及应用[j].金属加工(热加工),2020(02):41-44.

[2] 刘春波. 焊接机器人在建筑钢结构制造中的应用[c].钢结构建筑工业化与新技术应用.中国建筑金属结构协会,2016:138-151.

[3] 刘清辉. 高速重载码垛机器人柔性动力学建模和动态性能分析[d].兰州理工大学,2019.