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交流点焊控制器与机器人控制系统的通讯设计1

交流点焊控制器与机器人控制系统的通讯设计1
交流点焊控制器与机器人控制系统的通讯设计1

第一章绪论

1.1 研究背景及意义

交流点焊电源具有主电路简单可靠、控制电路成熟、价格低廉等优点,是电阻焊领域使用最为广泛的一种电源,在目前的点焊机器人中仍有大量的使用。

对于分散式结构的点焊机器人,点焊电源控制器与机器人控制系统之间的通讯是整个机器人系统的关键技术之一。目前国内应用的点焊机器人,无论是机器人本体、机器人控制系统,还是点焊电源及其控制器,主要依赖进口[1]。

因此,深入开展交流点焊电源控制器和机器人控制系统之间的通信研究,对加速实现点焊机器人的国产化,有着十分重要的理论意义和工程应用价值。

1.2工业机器人的发展及研究现状

机器人是柔性自动化的集中体现。自从1959年美国推出世界上第一台工业机器人UNIMATE 以来,机器人技术的研究和发展过程经历了三个阶段:(1)第一代是示教再现型机器人,这类机器人不具备外界信息的反馈能力,很难适应变化的环境。目前这类机器人仍在一些工业生产线上应用着。

(2)第二代是具有一定感知能力的机器人,它们对外界环境有一定的感知能力,具备如听觉、视觉、触觉等功能,根据传感器获得的信息灵活调整自己的工作状态,保证能够在简单的动态环境中完成预期的任务。

(3)第三代是智能机器人,它不仅具有很强的感知能力,而且具有独立的判断、行动、记忆、推理和决策的能力,甚至具有任务级的编程能力,因而操作者可以通过非常简单的操作使之完成更加复杂的任务[1]。

工业机器人是机器人中数量和种类最多的一种机器人,广泛用于工业领域的各行各业。也是形成机器人产业的一种机器人。工业机器人一般由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置等构成,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备,特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量、生产效率,改善劳动条

件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。工业机器人并不是简单意义上代替人的劳动,它既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又具有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器进化过程的产物。工业机器人的应用领域非常广泛,主要用于生产制造过程中的焊接、切割、装配、喷漆、搬运、包装、产品检验等,目前在汽车制造业生产线上服役的工业机器人占总体数量的一半以上[2]。

1.2.1工业机器人技术应用及发展现状

在众多种类的机器人中,工业机器人数量最多,而大约一半的工业机器人是焊接机器人。工业机器人作为现代制造业主要的自动化装备,已广泛应用于汽车、摩托车、工程机械、电子信息、家电、化工等行业,主要用于完成焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业。日本、北美、欧洲、韩国等工业经济发达地区是工业机器人生产和应用的主要地区。据统计,目前全世界已有超过100万台机器人投入使用,其中用于完成各种焊接作业的焊接机器人占全部机器人的45%以上[3]。在焊接作业中,人工焊接仍然占据焊接作业的主导地位,人工施焊时焊接工人经常会受到心理、生理条件变化以及周围环境的干扰。在恶劣的焊接条件下,操作工人容易疲劳,难以较长时间保持焊接工作稳定性和一致性,而焊接机器人则工作状态稳定,不会疲劳。焊接机器人的应用,不但改善了劳动环境、减轻劳动强度、提高生产效率,更主要原因是焊接机器人工作的稳定性和焊接产品质量的一致性,这对于保证批量生产的产品焊接质量至关重要。因而,选择应用焊接机器人对产品进行焊接,可以实现用稳定一致的工艺条件,确保产品焊接强度和满足产品各项性能指标的要求,同时满足焊缝成型良好的产品外观质量要求。

全世界在役的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域,焊接机器人应用中最普遍的主要有两种方式,即点焊和电弧焊。工业机器人在焊接领域的应用最早是从汽车装配生产线上的电阻点焊开始的。原因在于:电阻点焊的过程相对比较简单,控制方便,且不需要焊缝轨迹跟踪,对机器人的精度和重复精度的控制要求比较低。图1-1所示是焊接机器人在工业机器人中所占的大致比例[4]。我们所说的焊接机器人其实就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人,其中有的是为某种焊接方式专门设计的,而大

多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中,一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、卸料等多种任务。机器人可以根据程序要求和任务性质,自动更换机器人手腕上的工具,完成相应的任务。因此,从某种意义上来说,工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。

在普及第一代工业机器人的基础上,第二代工业机器人已经推广,成为主流安装机型,第三代智能机器人也已占有一定比重。

机器人应用情况是一个国家工业自动化水平的重要标志。因为机器人技术是综合了机构学、计算机、控制论、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,因此是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。

图1-1 焊接机器人在工业机器人中所占的比例

(1)机械结构

①以关节型为主流,80年代发明的适用于装配作业的平面关节型机器人约占总量的1/3。90年代初开发的适应于小空间、快节奏、360°全工作空间范围的垂直关节型机器人大量用于焊接和上、下料。

②应汽车、建筑、桥梁等行业需求,超大型机器人应运而生。如焊接数10米长、10吨以上大构件的弧焊机器人群,采取蚂蚁啃骨头的协作机构。

③CAD(Computer Aided Design)、CAE(Computer Aided Engineering)等技术已普遍用于设计、仿真和制造中。

(2)控制技术

①大多采用32位CPU,控制轴数多达27轴,NC(Numerical Control,数字控制)

技术、离线编程技术大量采用。

②协调控制技术日趋成熟,实现了多手与变位机、多机器人的协调控制,正逐步实现多智能体的协调控制。

③采用基于PC的开放结构的控制系统已成为一股潮流,其成本低,具有标准现场网络功能。

(3)驱动技术

①80年代发展起来的AC伺服驱动已成为主流驱动技术用于工业机器人中。DD(Direct Drive ,直接驱动)驱动技术则广泛地用于装配机器人中。

②新一代的伺服电机与基于微处理器的智能伺服控制器相结合,已由FANUC 等公司开发并用于工业机器人中,其在远程控制中已采用了分布式智能驱动新技术[5]。

(4)应用智能化的传感器

装有视觉传感器的机器人数量呈上升趋势,不少机器人装有两种传感器,有些机器人留了多种传感器接口。

(5)通用机器人编程语言

在ABB公司的20多个型号产品中,采用了通用模块化语言Rapid。最近美国“机器人工作空间技术公司”开发了Robot Script V.10通用语言,运行于该公司的通用机器人控制器URC的Win NT/95环境。该语言易学易用,可用于各种开发环境,与大多数Windows软件产品兼容[6]。

(6)网络通讯方式

大部分机器人采用了Ether网通讯方式,占总量的41.3%,其他采用RS-232、RA-422、RS-485等通讯借口。

(7)高速、高精度、多功能化

目前,最快的装配机器人最大合成速度为16.5m/s。位置重复精度为±0.01mm。但有一种大直角坐标搬运机器人,其最大合成速度竟达80m /s,而另一种并联机构的NC机器人,其位置重复精度达1微米,90年代末的机器人一般都具有两、三种功能,向多动能化方向发展[6]。

(8)集成化与系统化

当今工业机器人技术的另一特点是应用从单机、单元向系统发展。百台以上

的机器人群与微机及周边智能设备和操作人员形成了一个大群体(多智能体)。跨国大集团的垄断和全球化的生产将世界众多厂家的产品联接在一起,实现了标准化、开放化、网络化的“虚拟制造”,为了工业机器人系统化的发展推波助澜。

1.2.2工业机器人技术发展趋势

工业机器人并不是简单意义上代替人的劳动,它既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又具有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器进化过程的产物。随着计算机技术的不断向智能化方向发展,机器人应用的领域的不断扩展和深化以及在系统FMS(Flexible Manufacturing System)、CIMS(Computer Integrated Manufacturing Systems)中的群体应用,工业机器人也在不断向智能化方向发展,以适应“敏捷制造”(Aglic Manufacturing),满足多样化、个性化的需求,并适应多变的非结构环境作业,向非制造领域进军[7]。

(1)感觉功能

感觉功能发展方向将实现多传感器信息的融合,以检测多变的外部环境,做出判断和决策,其实质类似于人的五官和身体的综合感觉功能,包括视觉、触觉、力觉、滑觉、接近觉、压觉、听觉、味觉、嗅觉、温觉等。研究包括各类传感信息的采集及融合处理、传感器与驱动器的一体化技术等。

(2)控制智能化

由引导示教向NC技术、离线编程发展,进而发展到适应控制和学习控制。模糊控制、人工神经网络等技术将得到进一步应用。随着系统化、集成化生产的发展,基于PC的开放式控制系统将是机器人控制和车间一级控制的发展方向。

(3)移动功能的智能化

为解决长距离搬运作业、大作业对象、多作业对象及极限作业等问题,需开放自主移动系统(包括滑动、跟动、行走、爬行、跳跃、飞行等)。

(4)系统应用与集成化

支持以人为核心的生产系统,实现生产系统中机器人群体协调功能、群智能和多机通讯协议,开放能理解人的意志的“同事机器人”。目前,已发展多智能体系统,而该系统中的“同事机器人”(Cobot)成为操作人员不可或缺的伙伴。围

绕着各种环境机器人与人共享的诸多课题,正在兴起一门新学科“软机器人学”。

(5)安全可靠性

由于大量不确定因素的存在,要实现智能化的安全可能性,机器人必须具有对各种意外情况的应变能力,及时采取预防措施和安全对策,包括硬件级和软件级、应用级和人机系统级的自诊断和自修复故障。

(6)微型化

向微型化发展,开放毫米级机器人,用于做加工、医学、宇宙和海洋开发等领域。就实用性和成本来看,毫米级最可行。

1.3点焊机器人和点焊电源的发展及研究现状

点焊机器人应用技术是机器人技术、点焊技术和系统工程技术的融合,点焊机器人能否在实际生产中得到应用,发挥其优越的特性,取决于人们对上述技术的融合程度。如图1-2所示,点焊机器人通常由机器人机械本体、控制系统和焊接设备等三部分组成。从机器人控制系统和点焊控制的结构关系上,点焊机器人可分为中央结构和分散结构两种。在中央结构中,机器人控制系统统一完成机器人运动和焊接工作及其控制;在分散结构中,焊接控制与机器人控制分离设置,自成一体,两者通过通讯完成机器人运动和焊接工作。分散结构具有独立性强,调试灵活,维修方便,便于分工协作研制,焊接设备也易做为通用焊机。所以,在研制开发和开始产品化、商品化的阶段,多采用分散结构形式[8]。

1.3.1 点焊机器人概述

点焊用机器人不仅要有足够的负载能力,而且在点与点之间移动时速度要快捷,动作要平稳,定位要准确,以减少移位的时间,提高工作效率。点焊机器人需要有多大的负载能力,取决于所用的焊钳形式。目前大多采用一体式焊钳。这种焊钳连同变压器重量约在70kg左右。考虑到机器人要有足够的负载能力,能以较大的加速度将焊钳送到空间位置进行焊接,一般都选用100~150kg负载的重型机器人。为了适应连续点焊时焊钳短距离快速移位的要求,新的重型机器人增加了可在0.3s内完成50mm位移的功能,这对电机的性能、微机的运算速度和算法都提出了更高的要求[9]。

经过多年的努力,我国在机器人焊装夹具设计方面积累了较丰富的经验,机器人周边设备实现了标准化,具有年产300余套点焊机器人工作站的能力[10]。可以说国内的系统集成商在机器人工作站及简单的焊装线的设计开发方面具有了与国外系统集成商抗衡的能力,近几年为国内汽车零部件等企业提供了大量的机器人点焊系统。但是另外一个严重的事实是,我们还不具备制造高水平的机器人成套焊装线的能力。国内几大汽车厂的车身焊装线都是由国外机器人系统集成商设计制造的。作为点焊机器人的最大用户,预计未来的10年我国汽车年产量要达到千万辆,现在的点焊装备远远满足不了生产需求,对点焊装备的需求量将大幅增加,焊装生产线要求更加自动化和柔性化,以适应多品种、小批量的生产要求,机器人将大量应用于点焊生产线中。对我国的机器人系统集成商来说如何抓住机遇是当前要解决的重要课题,从另一方面讲也决定着国产点焊机器人的命运。

图1-2 点焊机器人的结构示意图

1.3.2 点焊机器人用焊接电源

电阻点焊的电源是由其阻焊变压器、功率调节机构和焊接回路等组成。供电装置可输出大电流、低电压。焊接区电阻是产生电阻热源的基础,由于它数值很小(约在10μΩ~100μΩ 之间)必须有足够大的焊接电流通过才能获得形成接头所必须的热量。同时,考虑到焊接回路在结构上与机身相连并直接接触操作者,从安全考虑,点焊供电装置应提供低电压。通常点焊变压器的次级空载电压应低于36V[11]。点焊供电装置可提供多种焊接电流波形。根据焊接材料性质及焊接工艺要求,点焊供电装置可把工频的电网电能直接的或经过适当变换、存储后,向焊接区提供工频交流、高频、直流冲击波、三相低频、次级整流、电容储能、矩形波及任意波形等焊接电流波形。点焊供电装置功率大且可方便地进行调节。为能向焊接区提供大电流、低电压,供电装置中均采用大容量、低漏抗的降压阻焊变压器作电源。同时,为满足焊接工艺要求,传统的点焊供电装置通常用改变电阻点焊变压器初级绕组匝数的办法来分级调节焊接功率(而现代通过脉宽调制技术来改变输出功率);用控制设备中的“热量”控制来均匀调节焊接功率。点焊供电装置的电源通常负载持续率较低。供电装置的电源(点焊变压器)一般按断续周期工作方式运行,故无空载状态。一般电阻点焊负载持续率为20%-50%[12]。

电阻点焊电源经过100多年的发展,已经成为当今工业生产中不可缺少的焊接设备之一,其发展经历了一个从简单到复杂,从原始到完善的发展过程。电阻焊焊接电源的研究已经取得了巨大的成就。

(1)单相工频点焊电源

如图1-3,图1-4所示,单相工频点焊电源分非同步式和同步式两种。

图1-3 非同步式电源图1-4 同步式电源

工频点焊机焊接电流波形是工频点焊机电源提供的,点焊变压器经级数换接器(即功率调节机构)和开关(电磁接触器、引燃管或晶闸管断续器)接于工频交流

电网。由控制设备决定了开关导通时刻的不同,则在焊接过程中得到不同的工频焊接电流波形。

工频点焊机通用性强,控制简单,易于调整,同时容易实现波形变换和多脉冲规范控制,因而获得了最为广泛的应用。但是,单相工频点焊机容量大而又负载持续率低,工作时会引起供电电网电压的周期性变化,影响其它用电设备的正常工作。工频点焊机由于功率因数低(通常为0.4左右),耗能较大。

(2)电容储能点焊电源

电容储能点焊电源的原理示意图如图1-5所示。三相电源(或单相)经中间变压器升压后,再经可控整流器输出直流电流对电容器组(储能器)充电,当充电电压达到设定数值时,控制设备的充电电压控制环节动作,使可控整流器截止。此时,若控制设备的程序控制环节输出焊接讯号,则可控硅开关接通,储存在电容器组中的电场能作为电源,通过开关、极性换向器和级数换接器等迅速向点焊变压器初级绕组放电,并在次级侧的焊接回路中流过感应出的电容储能焊接电流。极性换向器为一换向开关,使每次通往点焊变压器的放电电流改换方向,以防止变压器被单向磁化。

电容储能点焊机从电网取用瞬时功率低,各相负载均衡并功率因数高,同时,可精确地向焊接区提供集中能量, 对同种或异种金属的薄件、箔材及线材等进行精密焊接。主要缺点是该类焊机规范硬,焊接时间很难延长到足够大;焊接过程中电流大小不可能改变(无法使用电流负反馈进行自动控制);电容器体积庞大和高电压不安全。

(3)三相低频点焊电源

如图1-6所示,这种焊机有一个特殊的阻焊变压器,三个初级绕组和一个次级线圈(穿插在初级绕组之间)卷绕在同一铁芯上,每个初级绕组经反并晶闸管接于三个输入相的一相上,并且三个初级绕组相互连成△形。控制设备使晶闸管依次导通,并控制其导通角,在二次回路电感的作用下,取得连续的波形。

三相低频点焊机具有输出电流波形工艺好、三相负载均衡、功率因数高和节能2/ 3~3/ 4 等优点。主要缺点是变压器笨重,焊接生产率低,每分钟最多可焊20 点~30 点。

图1-5 电容储能点焊电源原理示意图图1-6 三相低频点焊电源(4)次级整流点焊电源

次级整流电阻点焊电源可以分为单相次级整流和三相次级整流两种,其原理示意图如图1-7、1-8 所示。

图1-7 单相全波次级整流图1-7 三相全波次级整流

与普通的工频点焊机一样,控制设备决定开关的导通并均匀调节“热量”。点焊变压器输出的强大工频交流电流经硅整流后成为直流焊接电流,通过焊接回路输送给焊接区。次级整流点焊机可在宽广范围内调节电流和通电时间,并可获得多脉冲规范。该电源三相负载均衡、功率因数高;需要功率仅为交流焊机的1/ 3 ;点焊变压器尺寸小、控制设备简单、整机重量轻、臂伸长;焊接电流随焊接区电阻的变化可作自动补偿;不易发生电极与焊件的粘损现象,因而提高了电极的使用寿命;直流电的集束效应对多层板点焊和较大直径的环形件特别有利。

(5)逆变式电阻焊电源

逆变式电阻焊电源原理如图1-9所示。

图1-9 逆变式电阻焊电源原理图

随着大功率晶体管(GTR)、场效应管(MOSFET)、双极性绝缘栅晶体管(IGBT)的出现和集成电路技术的发展,为焊接电源的发展提供了更加广阔的发展空间。1978年世界第一台弧焊逆变电源诞生预示着焊接电源的发展进入了一个崭新的时代。

逆变电源首先可以使焊接变压器的体积与重量大大减少,有资料表明,采用逆变式的一体式焊钳其重量可以减轻一半左右。由于焊接变压器体积和重量减小,可以方便地做成一体式焊钳。一体式焊钳的使用,使点焊机器人摆脱了过去分体式点焊钳笨重的二次水冷电缆束缚,不仅使点焊机器人所需的驱动功率和最大负重大大减小,而且还扩大了点焊机器人的应用范围;其次,焊接电流经逆变后由原来的50赫兹提高到数千赫兹左右,这样不仅大大提高了焊接控制的精度,同时还减小了焊接电流的波纹度,提高了焊机的功率因数[13]。

逆变式电阻焊机已经成为了今后电阻焊技术发展的主要方向之一。目前逆变式电阻焊机在工业发达国家已有批量的定型产品,但其在稳定性和可靠性方面还存在所要完善的地方。

1.3.3 点焊电源的应用及发展

尽管点焊研究取得了巨大的成就,但是随着科技的不断进步与发展,无论是在节能节材方面,还是在进一步提高焊接质量和扩大点焊应用领域方面,对点焊电源均提出了更高的要求,也要求点焊电源不断地进一步完善与提高。

(1)继续发展高效节能三相均衡点焊电源是21世纪的主题

目前在国内外应用面最广的电阻点焊焊接电源仍是单相工频点焊机,但从能

源的角度考虑,单相工频点焊机是一种很不理想的电源。首先,单相工频点焊机的功率因数很低,如:DN2 系列点焊机的额定功率规定功率因数为0.65 ,但如果焊机机臂伸出长度大于1 ×103mm 时,其功率因数下降。其次,由于其为单相供电,当功率较大的焊接作业时,将对供电电网造成很大的冲击,例如一台100kV A、以额定功率工作的单相工频电阻点焊机,在380V 电压供电的情况下,其焊接瞬时的初级电流可达数百安培,通常点焊机的焊接时间都很短,大约几个或几十个周波即可以形成一个焊点,故在焊接时一定会给电网造成很大冲击,对供电电网造成严重污染[14]。再者,单相工频点焊机在焊接时存在着焊接电流每秒钟100 次过零点的问题,将造成焊接加热过程的不连续。因此,不利于采用此类焊机进行铝、钛等用途广泛的轻金属的焊接。针对单相工频点焊机存在的问题,人们一直在寻求一种理想的点焊焊接电源,并取得了很大的成就。从20 世纪40 年代起,人们在开发研制采用三相电源供电的焊接电源方面进行了大量的工作,先后研制出三相低频电阻点焊机,次级整流点焊机、电容储能点焊机和逆变式点焊机,虽然这些焊机已经成功解决了单相工频点焊机存在的问题,但其本身都存在有尚待完善之处。因此,继续开发高效节能三相均衡的点焊焊接电源将仍然是21 世纪的主题。

(2)以软开关为特征的逆变式电阻点焊机将得到长足发展

逆变式电阻点焊机是各项技术指标最优秀的电阻点焊机之一。但是,在目前使用的绝大多数逆变式电阻点焊机的逆变电路中,通常采用保持功率开关管的开关频率固定,而靠改变功率开关管接通时间长短(即脉冲的宽度)的方法,来调节焊机输入能量,这种控制方法被称为脉宽调制法(PWM)。在这种情况下,由于功率开关管按照外加的控制脉冲而通断,而控制脉冲的发出又与功率开关管上流过的电流、两端所加的电压无关,因此,此类功率开关管被称为“硬开关”。

采用硬开关控制的逆变电路,当工作频率较高时,由于在功率开关管上同时存在电流与电压的交叠,因而产生了很高的开关损耗电流和电压应力。有关资料表明,处于硬开关状态下的工作频率为20-50 kHz ,最高可达200 kHz。采用IGBT 功率开关管的弧焊逆变电源,其功率开关管的开关损耗占总损耗的60 %-70 % ,甚至更大。同时,电路的寄生电感和功率器件的寄生电容在高频工作时将产生严重的电压尖峰和电流尖峰,为消除其影响,通常在开关两侧设置缓冲电路。但缓冲电路会消耗能量,逆变器工作频率越高,能量消耗越大,因而会使整个逆变器的整体

效率变低[15]。

鉴于硬开关逆变电源存在的一些问题,在20 世纪80 年代以后,人们开始了软开关逆变电源的研制工作。所谓软开关,是指用控制方法使功率开关在其两端电压为零时导通,或使流过功率开关的电流为零时关断,此开关称为软开关。软开关的开通、关断损耗理想值为零。在软开关逆变电路的研制过程中,也经历了一个不断完善的过程。

为了满足功率开关上的电压或电流为零的条件,可以采用谐振的方法。事实上,由于焊接主电路上正向与反向LC回路值不一样,将造成正反向的振荡频率不同,振荡电流幅值也不同,形成振荡不对称,这种振荡称为准振荡,利用准谐振的方法,以创造零电压开通或零电流关断条件的逆变器称为准谐振逆变器。在实际电路中,无论是串联LC 还是并联LC、都会产生准谐振。

谐振逆变器和准谐振逆变器都是利用调整开关频率来调节输出电压和输出电流的,故称之为调频系统。多年来人们对利用准谐振逆变器研制逆变焊接电源进行了大量的工作,取得了一定的进展。但是,准谐振逆变器存在许多不足:首先,与PWM相比控制复杂;其次,谐振电路中产生的谐振电压(或谐振电流)峰值高,功率开关元件上所承受的应力大;再者,输出调节范围小,为了获得较大的调整范围,要求开关频率在很大的范围内变化,就使得焊接变压器、滤波器设计十分困难且减少了磁性元件的利用率。

20 世纪90 年代,人们已经将研究的热点移向了零开关—PWM变换器和零转换—PWM变换器。零开关—PWM变换器是指在准谐振变换器中增加一个辅助开关控制电路,使变换器在一个周期内,一部分时间按零电流开关(ZCS ,Zero - Current - Switching)或零电压开关(ZVS ,Zero- V oltage - Switching)准谐振变换器工作,另一部分时间按PWM变换器工作。前者称为ZCS - PWM 变换器,后者称为ZVS -PWM变换器。这样,变换器既有电压过零(或电流过零)控制的软开关特点,又有恒频调宽的特点。这时谐振网络中的电感是与主开关串联的。人们在利用零开关—PWM技术研制逆变点焊焊接电源方面取得了许多成果。但是,由于这类软开关的谐振电感串联在主回路里,因此零开关的条件与电源电压和负载电流的变化范围有关,在轻载下有可能失去零开关的条件。

零转换—PWM 变换器与零开关—PWM 变换器在本质上并无差别,也是软

开关与PWM的结合,只不过其谐振回路与主电子开关是相并联的,从而改善了零开关的条件。分析和实验表明[16]:零转换—PWM变换器的导电损耗和开关损耗最小,能实现零开关特性而不增大开关的电流和电压应力,适用于较高电压和大功率变换器。近年来,人们对零转换—PWM 变换器技术在焊接电源中的应用进行了理论和实验研究,取得了很多研究成果。另一方面,该电路也存在着占空比损失和ZVT 范围不能过宽的问题。

逆变电阻点焊的主电路的形式也经历多种变化,早在20世纪80 年代,就有单端正反激小容量逆变电阻焊出现,随着开关器件技术越来越成熟,对容量的要求越来越高的趋势,主电路的形式,就从小容量的单端双管式,发展到半桥、全桥的形式。主电路的形式是逆变主电路的核心,对于软开关逆变点焊电源只能用全桥的方式才能实现,另外全桥主电路,由于同等功率下,开关管承受电压、流过开关管的电流皆是最小的,因此是保证输出大容量首选方式。鉴于软开关逆变电路的日趋成熟和其本身所具有的优点,可以确信,以零转换—PWM变换器或零开关—PWM 变换器为主的逆变式全桥电阻点焊机将成为21 世纪研究的热点和主流。

(3)减少或消除由次级整流产生的种种弊端

次级整流电阻点焊机是20 世纪70 年代以后发展起来的,并且成为了电阻点焊焊接电源的主要发展方向之一。虽然单相次级整流点焊机较之单相工频电阻点焊机在节能和提高功率因数等方面有了长足的进步,但是该类焊机还是不能解决单相供电而产生的对供电电网的冲击和污染。采用三相次级整流电阻点焊机虽然可以做到三相电源供电,并且可以大大减小供电电源各相的线电流,但是由于采用了大功率次级整流的二极管,又将带来新的能量损耗。一般说来,用于次级整流的二极管有1.5V 左右的管压降。例如,当电阻焊机的次级电压为5V 左右时,也就是说,在次级5V 左右的输出电压中,将有1.5V被用来克服由整流二极管产生的压降,该损耗约占整个输出能量的32 %。另外,为了防止整流二极管的损坏,还需增加相应的过载保护,这样不仅增加了整台焊机的成本,而且还增加了焊机的维修难度[17]。

逆变式电阻焊电源是20 世纪80 年代以后发展起来的新型电阻焊焊接电源,但是也面临同样的次级整流问题。众所周知,在其他条件相同的情况下,焊接变压器的铁芯截面与其输入电压的频率成反比,为了最大限度地发挥逆变式电阻焊机

的优势,人们总是希望该焊机工作时的逆变频率尽可能提高。但是另一方面,电路中的感抗大小与其输入电压的频率成正比。逆变式电阻焊机工作时,其次级回路与工件一起,组成了一个匝数为一匝的大线圈,当焊机的频率提高时,也势必把次级回路中的感抗成倍地加大。为了消除次级感抗的影响,通常要在次级回路中接入整流元件,只有在次级回路所包围的面积较小、焊机逆变工作频率小于400Hz 时,才可以不经次级整流直接使用,这样就大大限制了焊机的工作范围[18]。加入次级整流回路后,不仅带来了次级整流元件的能量消耗问题,而且因为电阻焊机的工作电流一般为数千、数万安培,远远大于弧焊电源的电流,受次级整流元件di/ dt 的限制,电阻点焊逆变电源也不可能做到弧焊逆变电源的逆变频率那么高。

鉴于次级整流存在的不足,可以预见在21 世纪人们必将会在如何克服其缺点,从而使电阻点焊电源更加完善等方面开展深入的研究工作。解决由于在次级接入整流元件而产生的上述弊端有两种途径:其一为从整流元件本身入手,尽可能地减少其管压降,但是这种方法并不能从根本上解决问题;其二为设计新型电阻焊机,在保持次级整流点焊机主要优点的情况下,实现电阻点焊机的无次级整流。

1.4研究内容

本文对日本进口MOTOMAN HP165N型点焊机器人系统(图1-10所示)中的通讯接口电路进行研究分析,并对KD-4单片机点焊控制器的通讯接口进行设计,以期实现机器人交流点焊电源的国产化。

图1-10 MOTOMAN HP165N型点焊机器人系统图

具体内容包括:

(1)对机器人的通讯接口电路的信号进行分析;

(2)对机器人的通讯接口电路信号的时序进行分析;

(3)针对交流点焊电源的控制器,采用CPLD接口实现电源与机器人之间的通讯。

点焊机的安全操作规程(正式)

编订:__________________ 单位:__________________ 时间:__________________ 点焊机的安全操作规程 (正式) Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

文件编号:KG-AO-3585-75 点焊机的安全操作规程(正式) 使用备注:本文档可用在日常工作场景,通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范,从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作,使日常工作或活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 1、点焊机作业前,应清除上、下两电极的油污。通电后,机体外壳应无漏电。 2、点焊机启动前,应先接通控制线路的转向开关和焊接电流的小开关,调整好极数,再接通水源、气源,最后接通电源。 3、焊机通电后,应检查电气设备、操作机构、冷却系统、气路系统及机体外壳有无漏电现象。电极触头应保持光洁。有漏电时,应立即更换。 4、点焊机作业时,气路、水冷系统应畅通。气体应保持干燥。排水温度不得超过40℃,排水量可根据气温调节。 5、点焊机严禁在引燃电路中加大熔断器。当负载过小使引燃管内电弧不能发生时,不得闭合控制箱的引燃电路。

6、点焊机当控制箱长期停用时,每月应通电加热30min.更换闸流管时应邓热30min。正常工作的控制箱的预热时间不得小于5min。 7、焊接操作及配合人员必须按规定穿戴劳动防护用品。并必须采取防止触电、高空坠落、瓦斯中毒和火灾等事故的安全措施。进口泵阀门 8、点焊机现场使用的是焊机,应设有防雨、防潮、防晒的机棚,并应装设相应的消防器材。 9、高空焊接或切割时,必须系好安全带,焊接周围和下方应采取防火措施,并应有专人监护。 10、当清除焊缝焊渣时,应戴防护眼镜,头部应避开敲击焊渣飞溅方向。 11、雨天不得在露天电焊。在潮湿地带作业时,操作人员应站在铺有绝缘物品的地方,并应穿绝缘鞋。 请在这里输入公司或组织的名字 Enter The Name Of The Company Or Organization Here

喷漆机器人控制系统方案设计

喷涂机器人控制系统初步方案 一、控制系统组成框图 本控制系统采用了以PC104为核心,以步进电机驱动网为低层控制通道的开放式控制器。下图是整个控制系统的组成框图。

二、PC104模块选型 采用PC104是因为它有如下特点:结构小巧紧凑, 仅96 mm ×90 mm面积内集成了PC 机所有功能;采用自栈接的母线结构,级联牢固,易于扩充;整机功耗低;兼容性好,可以借鉴PC机成熟技术;外设丰富,应用简单。 本控制系统PC104模块选用研华PCM-3343F。其组成如下:核心模块DM&P V ortex86DX 的高性能低功耗CPU 模块,CPU 速度1.0 GHz,带有浮点运算单元,在板集成了256MB DDR2 SDRAM(最大可支持512MB)、显示控制器(支持LCD显示,最高分辨率为1024×768),以太网控制器等。带有PA TA硬盘接口1个,PC104扩展插槽1个,KB/MS插槽1个,USB2.0接口4个,16位GPIO口,RS-232接口3个,RS-232/422/485接口1个。 选择该嵌入式主板时,应注意: 1)购买时,要求将系统内存升级到512MB; 2)购买时,要求配齐以下配件: ①键盘及鼠标的接口线共2根(编号及图片如下); p/n: 1703060053p/n: 1700060202 ②VGA接口线1根(编号及图片如下); p/n: 1700000898

③US B×2接口线1根(编号及图片如下); p/n: 1703100260 ④RS-232×2接口线1根(编号及图片如下); p/n: 1701200220 ⑤RS-422/485接口线1根(编号及图片如下);p/n: 1703040157 ⑥IDE接口线1根(编号及图片如下); p/n: 1701440350 ⑦外接Li电池1个(编号及图片如下); p/n: 1750129010

焊接机器人安全操作规程完整版

焊接机器人安全操作规程 1 范围: 本规程规定了本公司焊接机器人在实施焊接操作过程中避免人身伤害及财产损失所必须遵循的基本原则。本规程为安全地实施焊接操作提供了依据。本规程均适用于MAG焊接机器人。 2 引用标准: 本规程引用GB9448-1999标准中有关焊接安全方面的相关条文和参照本公司MAG焊接机器人的使用说明书中的内容。 3 责任: 焊接监督、焊接组长和操作者对焊接的安全实施负有各自的责任。 焊接监督 焊接监督必须对实施焊接的操作工及焊接组长进行必要的安全培训。培训内容包括:设备的安全操作、工艺的安全执行及应急措施等。 焊接监督有责任将焊接可能引起的危害及后果以适当的方式(如:安全培训教育、口头或书面说明、警告标识等)通告给实施焊接的操作工和焊接组长。 焊接监督必须标明允许进行焊接的区域,并建立必要的安全措施。 焊接监督必须明确在每个区域内单独的焊接操作规则。并确保每个有关人员对所涉及的危害有清醒的认识并且了解相应的预防措施。 焊接监督必须保证只使用经过认可合格并能满足产品焊接工艺要求的设备(如机器人本体、控制装置、焊机、送丝机、电源电压、气瓶气压及调节器、仪表和人员的防护装置等)。 焊接组长 必须对设备的安全管理及工艺的安全执行负责,并担负现场管理、技术指导、安全监督和操作协作等。必须保证: ——各类防护用品得到合理使用; ——在现场适当地配置防火及灭火器材; ——指派火灾、故障排除时的警戒人员; ——所要求的安全作业规程得到遵循。 在不需要火灾警戒人员的场合,焊接组长必须要在焊接工作业完成后做最终检查并组织消除可能存在的火灾隐患。 焊接操作工 焊接操作工必须具备对机器人焊接所要求的基本条件,并懂得将要实施焊接操作时可能产生的危害以及适用于控制危害条件的程序。焊接操作工必须安全地使用涵盖机器人及其辅助的设备,使之不会对生命及财产构成危害。 焊接操作工只有在规定的安全条件得到满足;并得到焊接监督或焊接组长准许的前提下,才可实施焊接操作。在获得准许的条件没有变化时,焊接操作工可以连续地实施焊接操作。 4 安全规范: 人员及工作区域的防护 工作区域的防护 设备:机器人本体、控制装置、焊接电源、焊机、送丝机、气瓶、工作台、防护屏板、工装治具、工具用具、电缆及其他器具必须安放稳妥并保持良好的秩序,使之不会对附近的作业或过往人员构成妨碍。警告标志:焊接区域和可能出现危险的机器部位必须予以明确标明,并且应有必要的警告标志。 防护屏板:为了防止作业人员或邻近区域的其他人员受到焊接电弧的辐射及焊渣飞溅的伤害,应用不可燃或耐火屏板(或屏罩)加以隔离保护。 焊接隔间:在准许操作的地方、焊接场所,必要时可用不可燃屏板或屏罩隔开形成焊接隔间。 人身防护: 眼睛及面部防护 作业人员在观察电弧时,必须使用带有滤光镜的头罩或手持面罩,或佩戴安全镜、护目镜或其他合适的

焊接工艺规范与操作规程完整

焊接工艺规范及操作规程 1.目的和适用范围 1.1 本规范对本公司特殊过程――焊接过程进行控制,做到技术先进、经济合理、安全适用、确保质量。 1.2 本规范适用于各类铁塔结构、桁架结构、多层和高层梁柱框架结构等工业与民用建筑和一般构筑物的钢结构工程中,钢材厚度≥4mm的碳素结构钢和低和金高强度结构钢的焊接。适用的焊接方法包括:手工电弧焊、气体保护焊、埋弧焊及相应焊接方法的组合。 2.本规范引用如下标准: JGJ81-2002《建筑钢结构焊接技术规程》 GB50205-2001《钢结构工程施工质量验收规范》 GB50017-2003《钢结构设计规范》 3.焊接通用规范 3.1焊接设备 3.1.1 焊接设备的性能应满足选定工艺的要求。 3.1.2 焊接设备的选用: 手工电弧焊选用ZX3-400型、BX1-500型焊机 CO2气体保护焊选用KRⅡ-500型、HKR-630型焊机 埋弧自动焊选用ZD5(L)-1000型焊机 3.2 焊接材料 3.2.1 焊接材料的选用应符合设计图纸的要求,并应具有钢厂和焊接材料厂出具的质量证明书或检验报告;其化学成份、力学性能和其它质量要求必须符合国家现行标准规定。3.2.2 焊条应符合现行国家标准《碳钢焊条》(GB/T5117),《低合金钢焊条》(GB /T5118)的规定。 3.2.3 焊丝应符合现行国家标准《熔化焊用钢丝》(GB/T14957)、《气体保护电弧焊用碳钢、低合金钢焊丝》(GB/T8110)及《碳钢药芯焊丝》(GB/T10045)、《低合金钢药芯焊丝》(GB/T17493)的规定。 3.2.4 埋弧焊用焊丝和焊剂应符合现行国家标准《埋弧焊用碳钢焊丝和焊剂》(GB/

一种智能机器人系统设计和实现.

一种智能机器人系统设计和实现 我们从广泛意义上理解所谓的智能机器人,它给人的最深刻的印象是一个独特的进行自我控制的"活物".其实,这个自控"活物"的主要器官并没有像真正的人那样微妙而复杂。智能机器人具备形形色色的内部信息传感器和外部信息传感器,如视觉、听觉、触觉、嗅觉。除具有感受器外,它还有效应器,作为作用于周围环境的手段。这就是筋肉,或称自整步电动机,它们使手、脚、长鼻子、触角等动起来。我们称这种机器人为自控机器人,以便使它同前面谈到的机器人区分开来。它是控制论产生的结果,控制论主张这样的事实:生命和非生命有目的的行为在很多方面是一致的。正像一个智能机器人制造者所说的,机器人是一种系统的功能描述,这种系统过去只能从生命细胞生长的结果中得到,现在它们已经成了我们自己能够制造的东西了 嵌入式是一种专用的计算机系统,作为装置或设备的一部分。通常,嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。事实上,所有带有数字接口的设备,如手表、微波炉、录像机、汽车等,都使用嵌入式系统,有些嵌入式系统还包含操作系统,但大多数嵌入式系统都是是由单个程序实现整个控制逻辑。嵌入式技术近年来得到了飞速的发展,但是嵌入式产业涉及的领域非常广泛,彼此之间的特点也相当明显。例如很多行业:手机、PDA、车载导航、工控、军工、多媒体终端、网关、数字电视…… 1 智能机器人系统机械平台的搭建 智能机器人需要有一个无轨道型的移动机构,以适应诸如平地、台阶、墙壁、楼梯、坡道等不同的地理环境。它们的功能可以借助轮子、履带、支脚、吸盘、气垫等移动机构来完成。在运动过程中要对移动机构进行实时控制,这种控制不仅要包括有位置控制,而且还要有力度控制、位置与力度混合控制、伸缩率控制等。智能机器人的思考要素是三个要素中的关键,也是人们要赋予机器人必备的要素。思考要素包括有判断、逻辑分析、理解等方面的智力活动。这些智力活动实质上是一个信息处理过程,而计算机则是完成这个处理过程的主要手段。 机器人前部为一四杆机构,使前轮能够在一定范围内调节其高度,主要功能是在机器人前部遇障碍时,前向连杆机构随车轮上抬,而遇到下凹障碍时前车轮先下降着地,以减小震动,提高整机平稳性。在主体的左右两侧,分别配置了平行四边形侧向被动适应机构,该平行四边形机构与主体之间通过铰链与其相连接,是小车行进的主要动力来源。利用两侧平行四边形可任意角度变形的特点,实现自适应各种障碍路面的效果。改变平行四边形机构的角度,可使左右两侧车轮充分与地面接触,使机器人的6个轮子受力尽量均匀,加强机器人对不同路面的适应能力,更加平稳地越过障碍,并且更好地保证整车的平衡性。主体机构主要起到支撑与连接机器人各个部分的作用,同时,整个机器人

机器人控制系统设计(毕业设计)文献综述

一、前言 1.课题研究的意义,国内外研究现状和发展趋势 1.1课题研究的意义 随着机器人在工业装配线的应用越来越广泛,工业环境对其控制系统的要求也越来越高,所以开放式机器人控制系统的设计具有工程实际意义。 课题以一四自由度关节型机器人研制为背景,设计机器人运动控制系统的硬件电路和软件结构,对机器人的运动控制电路进行设计,实现机器人按照预定轨迹或自主运动控制功能。 在机械工业中,应用机械手的意义可以概括如下: ①以提高生产过程中的自动化程度 应用机械手有利于实现材料的传送、工件的装卸、刀具的更换以及机器的装配等的自动化的程度,从而可以提高劳动生产率和降低生产成本。 ②以改善劳动条件,避免人身事故 在高温、高压、低温、低压、有灰尘、噪声、臭味、有放射性或有其他毒性污染以及工作空间狭窄的场合中,用人手直接操作是有危险或根本不可能的,而应用机械手即可部分或全部代替人安全的完成作业,使劳动条件得以改善。 ③可以减轻人力,并便于有节奏的生产 应用机械手代替人进行工作,这是直接减少人力的一个侧面,同时由于应用机械手可以连续的工作,这是减少人力的另一个侧面。因此,在自动化机床的综合加工自动线上,目前几乎都没有机械手,以减少人力和更准确的控制生产的节拍,便于有节奏的进行工作生产 随着机器人技术的发展,机器人应用领域的不断扩大,对机器人的性能提出了更高的要求,因此,如何有效地将其他领域(如图像处理、声音识别、最优控制、人工智能等)的研究成果应用到机器人控制系统的实时操作中,是一项富有挑战性的研究工作。而具有开放式结构的模块化、标准化机器人,其控制系统的研究无疑对提高机器人性能和自主能力,推动机器人技术的发展具有重大意义。 1.2国内外研究现状和发展趋势 随着机器人控制技术的发展,针对结构封闭的机器人控制器的缺陷,开发“具有开放式结构的模块化、标准化机器人控制器”是当前机器人控制器的一个发展方向。近几年,日本、美国和欧洲一些国家都在开发具有开放式结构的机器人控制器,如日本安川公司基于PC开发的具有开放式结构、网络功能的机器人控制器。我国863计划智能机器人主题也已对这方面的研究立项。 由于适用于机器人控制的软、硬件种类繁多和现代技术的飞速发展,开发一个结构完全开放的标准化机器人控制器存在一定困难,但应用现有技术,如工业PC

焊接机器人安全操作规程【最新版】

焊接机器人安全操作规程 1范围: 本规程规定了本公司焊接机器人在实施焊接操作过程中避免人身伤害及财产损失所必须遵循的基本原则。本规程为安全地实施焊接操作提供了依据。本规程均适用于MAG焊接机器人。 2引用标准: 本规程引用GB9448-1999标准中有关焊接安全方面的相关条文和参照本公司MAG焊接机器人的使用说明书中的内容。 3责任: 焊接监督、焊接组长和操作者对焊接的安全实施负有各自的责任。 3.1 焊接监督 3.1.1 焊接监督必须对实施焊接的操作工及焊接组长进行必要的安全培训。培训内容包括:设备的安全操作、工艺的安全执行及应急

措施等。 3.1.2 焊接监督有责任将焊接可能引起的危害及后果以适当的方式(如:安全培训教育、口头或书面说明、警告标识等)通告给实施焊接的操作工和焊接组长。 3.1.3 焊接监督必须标明允许进行焊接的区域,并建立必要的安全措施。 3.1.4 焊接监督必须明确在每个区域内单独的焊接操作规则。并确保每个有关人员对所涉及的危害有清醒的认识并且了解相应的预防措施。 3.1.5 焊接监督必须保证只使用经过认可合格并能满足产品焊接工艺要求的设备(如机器人本体、控制装置、焊机、送丝机、电源电压、气瓶气压及调节器、仪表和人员的防护装置等)。 3.2 焊接组长 3.2.1 必须对设备的安全管理及工艺的安全执行负责,并担负现场管理、技术指导、安全监督和操作协作等。

3.2.2 必须保证: --各类防护用品得到合理使用; --在现场适当地配置防火及灭火器材; --指派火灾、故障排除时的警戒人员; --所要求的安全作业规程得到遵循。 3.2.3 在不需要火灾警戒人员的场合,焊接组长必须要在焊接工作业完成后做最终检查并组织消除可能存在的火灾隐患。 3.3 焊接操作工 3.3.1 焊接操作工必须具备对机器人焊接所要求的基本条件,并懂得将要实施焊接操作时可能产生的危害以及适用于控制危害条件的程序。焊接操作工必须安全地使用涵盖机器人及其辅助的设备,使之不会对生命及财产构成危害。 3.3.2 焊接操作工只有在规定的安全条件得到满足;并得到焊接监督或焊接组长准许的前提下,才可实施焊接操作。在获得准许的条

关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计

关于智能扫地机器人的市场调查报告以及总体设计 杨浩荣王健聪 (北京理工大学珠海学院电气工程及其自动化系) 引言:机器人技术作为20世纪最伟大的发明之一,自上世纪60年代问世以来,已获得巨大的进步。在机器人技术不断成熟的今天,机器人在工业领域大放异彩的同时,它已快速地在农业、军事、服务等非工业领域不断拓展,并取得一定的成果。 关键词:市场需求智能扫地机器人寻路算法 Market research report on intelligent robot sweeps the floor, and the overall design Yang Haorong Wang Jianlin Abstract:robot technology as one of the greatest inventions of the 20th century, since the 1960 s, has acquired great progress. In today's robot technology continues to mature, to shine in the field of industrial robot at the same time, it has quickly in non-industrial sectors such as agriculture, military and service development, and achieved certain results. Key words: market demand intelligent sweeping robot pathfinding algorithm 1.市场需求及其调查: 作为新兴的朝阳产业,机器人出现的时间虽然短暂,但是对社会的影响是巨大的,对人类的影响也是深远的。其中,服务型机器人因更为贴近人类的生活已经有越来越多的大企业把目光投注到服务型机器人上,并制定了一些列的产品开发战略规划,产品内容包括从提供家庭日常服务的机器人到机器人玩具。尤其是玩具机器人,因为技术起点相对低,目前已成为诸多大的生产厂家的追逐热点。 服务型机器人,如今的定义尚未统一。服务型机器人的范围很广。 为了更高地了解人们对服务型机器人的了解与期望,我们进行了问卷调查,调查结果如下:

机器人分布式控制系统设计与实现

机器人分布式控制系统设计与实现 1引言 目前,机器人系统的特点是开放式机器人控制,强调结构化、模块化、 可扩展性、交互性,是对机器人设计结构单一、信息封闭、缺少交互性缺点的突破。分层分布式控制系统采用集中管理,分散控制方式,这种控制方法优点体 现在:集中监控和管理,管理和现场分离,管理更加综合化和系统化;实现分 散控制可使各功能模块的设计、装配、调试以及维护相互独立,系统控制的危 险性分散,可靠性提高,投资减小;采用网络通信技术,可根据需要增加以微 处理器为核心的功能模块,具有良好的系统开放性、扩展性和升级特性。 本论文详细介绍了一种分层分布式控制系统的设计方案,系统由上到下分 为主控中心决策层、车载PC运算层、下位机驱动子层以及位置反馈子层。主 控中心决策层是系统的主层,可以是台式机或笔记本电脑,基于VC++编译环 境设计的人机交互界面,满足友好、便于操作的要求,主控中心决策层的功能 是总体规划和分配任务,对机器人进行远程监控;车载PC运算层为一台笔记 本电脑,基于VC++编译环境设计了控制界面,通过无线网卡与主控中心决策 层进行数据传输,采用面向连接可靠的TCP传输控制协议,保证数据传输的可 靠性;下位机驱动子层和位置反馈子层是相互独立的功能模块,与车载PC运 算层之间通过串口进行通信;下位机驱动子层是一个完整的直流电 机闭环控制系统,包括CPU、控制芯片、驱动芯片以及增量式光电编码器;位置反馈子层通过CPU的I/O口和中断得到机器人车轮轴转角信息,结合机器 人机械系统的实际尺寸计算机器人中心的实际位置信息,处理好的位置信息通 过串口反馈给车载PC运算层。该控制系统应用在国家自然科学基金资助项目 和国家重点基础研究发展计划973项目的移动机器人平台上,运动控制测试结 果表明,分层分布式控制方式控制精度高,稳定性好,系统响应迅速;同时该 控制系统具有超强的计算能力和二次开发潜力,根据项目研究需要可在各个子 层进行分布式扩展,比如在下位机驱动子层和位置反馈子层的同级层中扩展传 感器功能子层,增加机器人的智能。该控制系统为项目的实验工作奠定基础。 2分层分布式控制系统设计 1. 基于VC++的主控中心决策层设计 主控中心决策层的作用是总体规划和分配任务,对机器人进行远程监控。 基于VC++编译环境,采用模块化方法对人机交互系统进行设计,分为网络数 据传输模块、运动参数输入模块、轨迹显示模块、视觉监控模块。如图

焊接机器人日常维护及保养计划书

焊接机器人日常维护及保养计划书 焊接机器人日常维护及保养计划书摘要:郑州三磨所高厚度金属结合剂金刚石砂轮通过鉴定基于AutoCAD进行APT语言自动编程CIMT2007精品介绍:威力铭马科黛尔加工中心FANUC数控系统界面齿轮机床操作规程用宏程序编制钻孔复合循环程序加工非圆曲线四分之一的椭圆编程源程序德美推新式自行车采用瓷制滚珠轴承材料对照表(结构钢)CRM软件未来发展三趋势淬火工件线切割畸变和开裂原因分析激光加工在装备制造和维修中的研究与应用信息化使顺特电气再次腾飞PLC在千吨液压机控制系统改造中的应用CNC的一些名词解释车床数控系统的更新换代编程步骤——操作面板与界面包装机械设计趋势调研变频空调压缩机及变频调速系统的技术现状如何排除数控机床操作不当引起的故障[标签:tag]焊接机器人日常维护及保养计划书一.日检查及维护1.送丝机构。包括送丝力距是否正常,送丝导管是否损坏,有无异常报警。2.气体流量是否正常。3.焊枪安全保护系统是否正常。(禁止关闭焊枪安全保护工作)4.水循环系统工作是否正常。5.测试TCP 焊接机器人日常维护及保养计划书 一.日检查及维护 1.送丝机构。包括送丝力距是否正常,送丝导管是否损坏,有无异常报警。 2.气体流量是否正常。 3.焊枪安全保护系统是否正常。(禁止关闭焊枪安全保护工作) 4.水循环系统工作是否正常。 5.测试TCP(建议编制一个测试程序,每班交接后运行) 二.周检查及维护 1.擦洗机器人各轴。 2.检查TCP的精度。 3.检查清渣油油位。 4.检查机器人各轴零位是否准确。 5.清理焊机水箱后面的过滤网。 6.清理压缩空气进气口处的过滤网。 7.清理焊枪喷嘴处杂质,以免堵塞水循环。 8.清理送丝机构,包括送丝轮,压丝轮,导丝管。 9.检查软管束及导丝软管有无破损及断裂。(建议取下整个软管束用压缩空气清理)10.检查焊枪安全保护系统是否正常,以及外部急停按钮是否正常。 三.月检查及维护 1.润滑机器人各轴。其中1—6轴加白色的润滑油。油号86E006。 2.RP变位机和RTS轨道上的红色油嘴加黄油。油号:86K007 3.RP变位机上的蓝色加油嘴加灰色的导电脂。油号:86K004 4.送丝轮滚针轴乘加润滑油。(少量黄油即可) 5.清理清枪装置,加注气动马达润滑油。(普通机油即可) 6.用压缩空气清理控制柜及焊机。 7.检查焊机水箱冷却水水位,及时补充冷却液(纯净水加少许工业酒精即可) 8.完成1—8项的工作外,执行周检的所有项目。 四.焊接机器人的维护保养工作由操作者负责,其中人员分配如下:

机器人设计论文

绿化植树机器人设计 摘要: 这个机器人是针对大量绿色植树而设计的,利用机械四足作为其活动方式,机器人通过视频识别系统在有限范围内对地形与植被作出判断,然后通过自动行走系统移动到目标地点前面,再通过机械手取出携带的植物幼苗,通过这个可以360度旋转的机械臂进行种植工作,机械臂可以进行种植、培土、等工作。种植完成后还将用一层可分解的塑料薄膜覆盖植物幼苗,保证其在能够自行成长前的安全。 关键词: 绿化植树、四足行走、山坡作业、视频识别、机械臂操作 设计背景: 地球现在正面临着绿色植被在不断减少的危机,而人类也因为这样要面对日益严峻的环境问题。大量植树还原绿色植被是一个相当重要的手段来解决这个难题,但是依靠人力去做的话,效率始终不够高。所以在这里我想设计一个专门用于大作业量的绿化植树机器人。 设计思路: 这个机器人,是需要面对山坡这样的陡峭地形的,由于特殊的使用环境,机器人的活动方式要求能够灵活的应对颠簸不平的土地,机械四足需要能够根据不同的地势调整四足的高度,确保平稳的行走,这种活动方式才能使机器人轻松到达山崖大部分位置。移动起来必须十分的轻巧,以避免对其他植物的伤害。由于这个机器人对视频识别有着较高的要求,所以必须在这方面有所突破,同时当发现有杂草或者有害植物的时候,还可以通过高温蒸汽将其杀死,来保证种植的植物幼苗的生长。360度旋转的机械臂可以保证种植过程的顺利进行。 详细具体设计方案: 一.整体结构: 1.整个机器人分成上下两大部分,上部分是机械手臂,主要实现机器人的整个种植 操作,下部是机器人的机身和四足,包括:植物幼苗存放仓、红外线距离测量 仪、摄像头、电脑处理系统。 2.机器人是通过电力驱动的,所以必须携带储电池,也是安装在机身。 二.中央处理系统: 机器人的机身将安装一个中央处理系统,作为机器人的大脑,它主要调节机器人三 大系统:机械四足行走系统、机器人视觉系统、机械臂控制系统。中央处理系统要 接收和分析红外线距离测量仪、摄像头、机械臂传感器等反馈信息,以及控制四足 的行进系统、机械臂操作等。 三.机械四足行走系统: 1.机械四足的形状: 一开始的时候,我曾经很困惑于如何把握行走稳定与行走速度之间的平衡,后来设 想出仿人类四肢的关节加上圆形的脚盘这个方案,总体感觉可以满足行走的需要。 2.如何实现行进: 参考了机械小狗的设计,将机械四足连接在机器人的中央处理系统而成为一个整 体,接受中央处理系统的控制。每次改变一个机械足的位置,实现整个机器人的行

六自由度机器人控制系统设计

1前言 1.1 焊接机器人的发展历史与现状 现代机器人的研究始于20世纪中期,其技术背景是计算机和自动化的发展,以及原子能的开发利用。美国原子能委员会下属的阿尔贡研究所为解决可代替人进行放射性物质的处理问题,在1947年研制了遥控式机械手臂;1948年又相继开发了电气驱动式的主从机械手臂,从而解决了对放射性物质的进行远距离操作的问题。1954年,美国科学家戴沃尔最先提出工业机器人的概念,并申请了新的专利。其主要特点是借助伺服技术来控制机器人的关节,并利用人手对机械手臂进行动作示教,机械手臂能实现人物动作的记录和再现。这就是示教再现机械臂,现在所用的机械手臂差不多都采用这种控制方式。伴随着现代社会的发展,为了提高生产效率,稳定和提高产品的质量,加快实现工业生产机械化,改善工人劳动条件,已经大大改进了机械手臂的性能,并大量应用于实际生产中,尤其是在高压、高温、多粉尘、高噪音和重度污染的场合。焊接机器人的诞生可以追溯到上世纪70年代,是由日本发那科(FANUC)公司生产的小型机器人改进的,受限于当时的技术手段以及高昂的造价,使得当时的焊接机器人不能得到很好的应用。机械手臂是一种工业机器人,它由控制器、操作机、检测传感装置和伺服驱动系统组成,是一种可以自动控制、仿人手操作、可以重复编程、可以在三维空间进行各种动作的自动化生产设备。机械手臂首先是在汽车制造工业中使用的,它一般可进行焊接、上下料、喷漆以及搬运。它可代替人们进行从事繁重、单调的重复劳动作业,并且能够大大改善劳动生产率,提高产品的质量[1]。 到了90年代初,随着计算机技术、微电子技术、网络技术等的快速发展,机器人技术也得到了飞速发展。工业机器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不断提高,而机器人的制造成本和价格却不断下降。在西方国家,由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力,而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机,采用机器人的利润显然要比采用人工所带来的利大,使得焊机机器人得到了推广,同时技术的进步也使得焊机机器人技术得到很大提高。 进入新世纪之后,由于各国对焊接机器人的不断重视,使得焊接机器人技术取得了很大的进步。同时由于其焊机精度及更低的生产成本,也使得它得到了越来越多的应用。目前,焊接机器人主要用于装卸、搬运、焊接、铸锻以及热处理等方面,无论数量、品种和性能方面都还不能满足工业生产发展需要。在一些特殊的行业,使用它来代替人工操作的,主要是在危险作业、多粉尘、高温、噪声、工作空间小等的不适于人工作业的环境。 1.2 焊接机器人发展趋势

立点式电焊机安全操作规程示范文本

立点式电焊机安全操作规 程示范文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月

立点式电焊机安全操作规程示范文本使用指引:此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进,同时考虑各个环节之间的关系,每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划,并将危害降低到最小,文档经过下载可进行自定义修改,请根据实际需求进行调整与使用。 1 目的 程序文件规定了立点式点焊机安全操作规程的方法, 以达到使设备状况良好正常运转、高效、优质、低耗和安 全生产;避免对环境造成污染。 2 适用范围 公司内立点式点焊机。 3 规程内容 3.1 点焊机控制器后盖必须关紧。 3.2 工作人员工作前必须穿戴好防护用具(防护 镜、手套、工作帽等)。 3.3 在更换电极帽和校对上下抢电极头时必须关闭焊 接电源开关。在任何情况下都不能把手放在上下电极之

间。 3.4 在机器人不明原因无法使用时,立即关掉电源开关通知班长处理。 3.5 在焊接粘件时,应将机器人电源关闭再处理。 3.6 定期检查焊机的连接固定螺栓,确认其状态良好、没有松动。 3.7 定期检查三联件润滑油是否不低于1/4。 3.8 机器人投入工作前必须确认焊接保户气和压缩空气是否打开,压缩空气气压压力值是否在0.5-0.6MPA。 3.9 严禁在机器人工作区域堆放易燃易爆物品。 3.10 工作前必须确认循环水阀门打开,循环迅速。 3.11 工作中出现枪臂或温度超过手承受能力,关闭电源并通知维修人员处理。 3.12 工作完毕后必须清理工作区卫生,清理夹具焊渣、油污,检查夹具定位销以及支撑块有无松动,清理焊

焊接机器人安全操作规程

公司企业标准 焊接机器人安全操作规程 2009- - 发布 2009- - 实施 公司发

焊接机器人安全操作规程 1、目的 为规范焊接机器人的操作、维护保养和统一管理,促进安全作业的规范化、制度化。 2、范围 本规程适用于焊接机器人的安全操作及维护保养。 3 、职责 3.1 设备管理员负焊接机器人的维护、保养计划和统一管理。 3.2维修人员负责焊接机器人的维护、保养、故障维修和填写保养、维修记录。 3.2 操作人员负责焊接机器人的日常安全使用、清洁卫生和填写使用记录。 4、安全操作规程 4.1机器人的操作员必须经过规定教育培训,并对安全及机器人的功能有彻底的认识。 4.2机器人作业开始时必须依照核对清单执行所规定的日常检查维护。 4.3使用机器人时将控制电源置于ON,确认断路器转到ON位置,系统自动启动,开始自我诊断,自 我诊断正常结束后,画面显示悬式示教作业操纵按钮台。通过切换操作面板的“模式转换开关” 进行作业程序的编制示教,以及使作业程序再生自动运转。 4.4机器人自动运转开始时,确认程序号码、步进号码、模式及起动选择等为可自动运转的状态后 再执行。 4.5 简易示教设定操作: 4.5.1用手动操作把机器人移动到想要记录的位置。 4.5.2边按【动作可能】,边按下已分配的想要示教内插类型的数字键。按下[7]:定位P,按下[8]: 直线L,按下[9]:圆弧C。 4.5.3 按下【速度】、【精度】转换,速度和精度显示在记录状态上。 4.5.4只要按下【盖写/记录】,记录移动命令。 4.6自动运转(再生)切换启动方法与程序选择法: 4.6.1悬式示教作业操纵按钮台显示当前的设定 4.6.2 一边按住【动作可能】,一边按下f2,交替切换【启动内部、程序内部】与【启动外部、程 序外部】。 4.6.3维修菜单分别变更起动选择与程序选择。一边按住【动作可能】一边按下f6【维修】,选择 【1.示教、再生条件】。 4.6.4将光标对到【2.起动选择】与【3.选择再生模式程序】,分别设定,以【动作可能】+【左右】 进行变更,变更结束后,按下f12【写入】。

焊接工序注意事项及操作规程

焊接操作规程 1、焊接前先检查线路板,测量线路间的通断等,确定线路板可用。 2、焊接前备好备料单,按备料单检查和核对元器件。 3、焊接顺序一般为先贴装后插装,元器件装焊依据的原则是:不要求极性的元件,一般按从“同一型号焊完,在焊另一型号、从上到下,先低后高”进行操作;有极性的元器件(如二极管、三极管、电解电容、IC等)要注意正负极,不要插反。 4、使用烙铁一般采用持笔式握姿;坐姿端正,左手拿焊锡丝,右手握烙铁,眼睛离焊点30cm左右;烙铁头尖端和线路板的夹角一般在35°-45°角之间。 5、烙铁加热后,先把烙铁头放在焊件上稍许加热后在适量放焊锡丝,烙铁与焊锡丝的先后顺序时间间隔为1~3秒为宜;当焊锡丝熔化一定量后,立即向左上方45°移开锡丝,同时向右上方45°移开烙铁。 6、焊接时锡量不能过多,否则臃肿过饱,甚至漏至反面造成相邻焊点短路,或者出现虚焊现象,少则欠缺饱满。有焊孔时焊锡量为所焊焊孔体积的90-120%为宜。 7、焊接时要均匀加热,就是烙铁对引脚和焊盘同时加热,用拇指和食指轻轻捏住线状焊料,端头一般留出2-5cm的锡丝,借助中指往前推。 8、烙焊接元器件时,先熔线路板上的锡再熔焊锡丝;焊拉时铁尖脚侧面和元件触脚侧面湿度用轻力加以摩擦,以充分溶锡; 9、元器件的安装形式: ①贴板安装:将元器件紧贴线路板,间隙小于1mm为宜。 ②垂直安装:将元器件垂直于线路板,角度为90°±10°为宜。 10、贴件时用≤之芯锡丝,25W、35W以下烙铁;用镊子夹元器件,先在焊盘上加少量的焊锡丝熔化固定尔后再焊接。 11、焊接完毕后剪引脚时,线路板背面朝下,剪多余端,朝地面上的废品箱里剪脚。 12、线路板焊完后,先检查,检查后清洗,用沾有清洁剂的泡沫塑料块或纱布逐步擦洗焊点。 13、下班时,将烙铁电源插头拔下并绕好放回规定存放处,其它工具放回工具箱, 焊接注意事项(下页为精简版) 1、电烙铁使用前应检查使用电压是否与电烙铁电压相符,检查电源线是否有损伤、破裂、以免触电。 2、电烙铁在使用过程中,注意摆放妥当,以免烫伤人和其它物件。并注意电源线不能碰到烙铁头,以免烫伤电源线而造成漏电伤人等事故。 3、电烙铁通电后不能乱放,任意敲击、拆卸及安装其电热部分零件;严禁将烙铁上的多余的残渣乱甩,应甩到专用盛装锡渣、锡块的容器中,以免造成质量隐患或烫伤人体。

面向智能家居的机器人控制系统设计

摘要 机器人技术涉及领域众多,包括电子、机械学、自动控制、传感器技术等,是一门多技术集合的领域。随着工业自动化在世界的飞速发展,移动机器人在生产生活中的地位逐渐提高。文章主要讲述了家庭机器人的设计过程,以及机械手的设计方案。 以AT89C51 单片机作为本次设计核心,借助L298N电机控制芯片以完成对直流电机的控制,比如如何启停,如何改变方向,改变行驶速度。以应对移动机器人所需完成任务动作的要求。在如何选择合适的机器人设计中,采用了脉冲宽度调制技术对电机进行控制,为了达到期望值采用调节占空比大小来实现。 关键词:智能家居机器人;AT89C51 单片机;L298N电机控制芯片;PWM控制;电机控制。 ABSTRACT Robot technology involves many fields, including electronics, mechanics, automatic control, sensor technology and so on. It is a field of multi technology collection. With the rapid development of industrial automation in the world, the position of mobile robots in production and life is gradually improving. This article mainly describes the design process of the family robot and the design plan of the manipulator. With the AT89C51 MCU as the core of this design, the control chip of L298N motor is used to control the DC motor, such as how to start and stop, how to change direction and change the speed of driving. In order to meet the requirements of mobile robot for completing tasks. In how to choose the suitable robot design, the pulse width modulation technology is used to control the motor. In order to achieve the desired value, the size of the duty ratio is realized. Key words:Screening manipulator;AT89C51 monolithic integrated circuit,;LN298 motor control chip,;PWM technology;motor control. 第一章绪论 1.1 智能家居机器人的发展现状 机器人大家都不陌生,我们首先来谈谈移动机器人。移动机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体的综合系统。[12]随着传感器技术和自动控制技术的不断发展,机器人的性能得到不断提高。机器人的应用也不再局限与工业生产以及军事领域,它同时还广泛于民用领域,如除草、灌溉、导航、室内清洗和安全防范等等。

焊接机器人安全操作规程(2021年)

The prerequisite for vigorously developing our productivity is that we must be responsible for the safety of our company and our own lives. (安全管理) 单位:___________________ 姓名:___________________ 日期:___________________ 焊接机器人安全操作规程(2021 年)

焊接机器人安全操作规程(2021年)导语:建立和健全我们的现代企业制度,是指引我们生产劳动的方向。而大力发展我们生产力的前提,是我们必须对我们企业和我们自己的生命安全负责。可用于实体印刷或电子存档(使用前请详细阅读条款)。 焊接机器人是生产的重点关键设备,操作人员必须要经过学习培训后,才能上岗使用。操作者必须遵循如下操作规程 一、操作前: 1、必须进行设备开机前检点,确认设备完好才能开机工作。 2、检查电压、气压、指示灯显示是否正常,焊接夹具是否完好,工件安装是否到位。 3、检查清理现场,确保没有易燃易爆物品(如:油抹布、废弃的油手套、油漆、稀料等)。 4、两个夹具工位之间要有隔离板,确保遮光效果良好、到位。焊接工位之间的通道必须保持通畅。 二、工作时: 1、开机时必须确认机器人动作区域内没有其他工作人员 2、穿戴长袖的工作服装、工作手套,带上防护眼镜,不要穿暴露脚面的鞋子,防止焊渣烫伤。

3、手指、毛发、衣物等不要靠近送丝装置的旋转部位,谨防卷入发生事故。 4、操作时要精细专心,工件要摆放到位,夹具工装的压紧装置必须压牢,取下焊接完毕的工件时必须远离焊接部位。 5、焊接工作进行时,严禁其他人员进入机器人动作范围区域。 6、如发现机器人工作时异常或焊接质量发生问题,立即停机报修,非专业人员不可擅动。 7、清理现场、擦拭机器人本体、调试,维护等工作,必须要在停机后方可进行。 三、停机后 1、关闭气路装置,切断设备电源。 2、焊接区域内的焊瘤、尘渣,杂物打扫干净,擦净机器人本体、电气箱等部位。做好设备的点检记录。 善意提示:使用心律起搏器的人员切勿靠近焊接区域 2012年5月 XX设计有限公司 Your Name Design Co., Ltd.

机器人系统设计

机器人系统设计 1微动并联机器人[2]“微动并联机器人的研制”课题研制了1台六自由度微动机器人,以其为核心建立了一套包括三自由度粗动平台、 显微视觉系统、控制系统及周边辅助设备的实验平台,并重点围绕微 操作机器人的机构选型、误差、显微视觉及系统标定等方面做了较深 入的研究。具体阐述如下:(1)通过对国内外微动机构的分析与综合, 设计出了创意独特、两级解耦的串并联微动机器人,这在微动机器人 领域尚属首例。此串并联微动机器人有六个自由度,由上(3RPS机构)、下(3RRR机构)两机构并联串接而成[2],它具有上下机构运动解耦,运动学、动力学及误差分析简便,控制成本低,加速度大,可完成粗调、细调2种功能等特点。其具体技术指标如下:外形尺寸为 100mm×100mm×100mm,工作空间为40μm×40μm×24μm,运动分辨 率为0.2μm。(2)为了合理地分配精度,充分评估各项误差对末端执行器位姿的,我们利用矢量分析的方法建立了串并联机构结构参数误差 与位姿误差的数学模型,分析了各项结构误差对末端位姿的影响水准,并得出了若干对微操作机器人设计、加工及安装有普遍指导意义的结论。(3)对压电陶瓷驱动器的驱动特性、柔性铰链的机械性能、微动机 器人末端位姿的选择、微动机器人的控制方式及图像处理等,做了较 深入的研究,积累了很多有价值的经验。(4)提出了对实验环境的若干 改进措施。 2面向生物工程的微操作机器人系统大多数机器人是按照给定的程序 做简单重复的动作(如焊接、装配、搬运等),不需要太强的智能。而 对于微操作机器人来说,情况就有很大不同。因为被操作对象十分微小,操作人员不可能十分清楚它们的精确位置,况且外界环境的变化 使得它们的相对位置不定,微观世界里的物理法则及力学特性与宏观 世界也大相径庭,这就要求机器人有很强的自动识别能力和决策能力。同时,温度变化、机械振动、噪声波动、机械蠕变等不稳定因素扰动,以及非线性微动特性、传递累积误差的影响,也使得微操作机器人必 须具有很强的自我调整能力(即自我实时标定及补偿能力)。因此微操

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