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簡述焊接機(jī)械手的運(yùn)行原理
焊接機(jī)械手是一種具有“柔性”的機(jī)器，焊接機(jī)械手具有人或者生物的某些功能，例如，焊接機(jī)械手操作手模擬了人類手臂的功能，焊接機(jī)械手模擬了人和動物下肢的運(yùn)動功能。的焊接機(jī)械手可以通過傳感器了解外部環(huán)境或者“身體內(nèi)在的”狀態(tài)與變化，甚至可以做出自己的邏輯推理、判斷與決策，也就是所謂的焊接機(jī)械手的智能行為。
焊接機(jī)械手只有作為作業(yè)系統(tǒng)的一部分才能發(fā)揮作用。由于各種不同類型的焊接機(jī)械手不斷涌現(xiàn)，它們發(fā)揮作用的形式和組成的系統(tǒng)也在不斷變化。工業(yè)焊接機(jī)械手作為制造系統(tǒng)的一部分發(fā)揮作用是超典型的。下面通過焊接系統(tǒng)來分析焊接機(jī)械手的工作原理。焊接機(jī)械手系統(tǒng)工作時，至少需要一個工作臺，將工件裝卡在上面，并運(yùn)送到焊接機(jī)械手的合適位置。這樣，構(gòu)成了一個簡單的焊接機(jī)械手系統(tǒng)，稱為焊接機(jī)械手工作站。如果焊接機(jī)械手組成一個焊接生產(chǎn)線，則這個系統(tǒng)就變得更為復(fù)雜。焊接機(jī)械手要完成焊接作業(yè)，必須依賴于控制系統(tǒng)與輔助設(shè)備的支持和配合。完整的焊接機(jī)械手系般由機(jī)器人操作手、焊接機(jī)械手變位機(jī)、焊接機(jī)械手控制器、焊接機(jī)械手系統(tǒng)（專用焊接電源、焊接機(jī)械手焊槍或焊鉗等）、焊接機(jī)械手傳感器、焊接機(jī)械手中央控制計算機(jī)和焊接機(jī)械手相應(yīng)的安全設(shè)備等組成。
在焊接機(jī)械手焊接過程中，盡管焊接機(jī)械手操作機(jī)、焊接機(jī)械手變位機(jī)、焊接機(jī)械手裝卡設(shè)備和焊接機(jī)械手工具能達(dá)到很高的精度，但由于存在被焊工件幾何尺寸和位置誤差，以及焊接機(jī)械手焊接過程中熱輸入能引起工件的變形，焊接機(jī)械手傳感器仍是焊接過程中（尤其是焊接大厚工件時）不可缺少的設(shè)備。焊接機(jī)械手傳感器的任務(wù)是實現(xiàn)工件坡口的定位、焊接機(jī)械手跟蹤以及焊縫熔透信息的獲取。中央控制計算機(jī)在工業(yè)焊接機(jī)械手向系統(tǒng)化、PC化和網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展過程中發(fā)揮著重要的作用。通過串行接口與焊接機(jī)械手控制器相連接，中央控制計算機(jī)主要用于在同一層次或不同層次的計算機(jī)間形成通信網(wǎng)絡(luò)，同時與傳感系統(tǒng)相配合，實現(xiàn)焊接機(jī)械手焊接路徑和焊接機(jī)械手參數(shù)的離線編程、焊接機(jī)械手焊接專家系統(tǒng)的應(yīng)用及生產(chǎn)數(shù)據(jù)的管理。
機(jī)器人控制器是整個焊接機(jī)械手系統(tǒng)的大腦，它由計算機(jī)硬件、軟件和一些專用電路構(gòu)成，其軟件包括控制器系統(tǒng)軟件、焊接機(jī)械手專用語言、焊接機(jī)械手運(yùn)動學(xué)及動力學(xué)軟件、焊接機(jī)械手控制軟件、焊接機(jī)械手自診斷及自保護(hù)軟件等?？刂破髫?fù)責(zé)處理焊接機(jī)械手工作過程中的焊接機(jī)械手全部信息和焊接機(jī)械手控制其全部動作。所有現(xiàn)代機(jī)器人的控制器都是基于多處理器，根據(jù)操作系統(tǒng)的指令，工業(yè)控制計算機(jī)通過系統(tǒng)總線實現(xiàn)對不同組件的驅(qū)動及協(xié)調(diào)控制。焊接機(jī)械手系統(tǒng)主要由焊接機(jī)械手焊鉗（點焊機(jī)械手）、焊接機(jī)械手焊槍（弧焊機(jī)械手）、焊接機(jī)械手控制器及水、電、氣等輔助部分組成。焊接機(jī)械手控制器是由微處理器及部分外圍接口芯片組成的控制系統(tǒng)，焊接機(jī)械手可根據(jù)預(yù)定的焊接監(jiān)控程序，焊接機(jī)械手完成焊接參數(shù)輸入、焊接程序控制及焊接系統(tǒng)故障自診斷并實現(xiàn)與本地計算機(jī)及示教盒的通信聯(lián)系。用于弧焊機(jī)械手的焊接電源及送絲設(shè)備由于參數(shù)選擇的需要，必須由焊接機(jī)械手控制器直接控制，電源在其功率和接通時間上必須與自動過程相符。
焊接機(jī)械手是焊接機(jī)械手系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，它由焊接機(jī)械手驅(qū)動器、焊接機(jī)械手傳動機(jī)構(gòu)、焊接機(jī)械手臂、焊接機(jī)械手關(guān)節(jié)以及焊接機(jī)械手內(nèi)部傳感器（如編碼盤）等組成。它的任務(wù)是準(zhǔn)確地保證末端操作器所要求的位置、姿態(tài)和實現(xiàn)其運(yùn)動。六軸焊接機(jī)械手具有6個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)的鉸接開鏈?zhǔn)胶附訖C(jī)械手。變位機(jī)作為的作用是將被焊工件旋轉(zhuǎn)（平移）到超佳的焊接位置。焊接機(jī)械手在焊接作業(yè)前和焊接過程中，變位機(jī)通過夾具來裝卡和定位被焊工件，對工件的不同要求決定了變位機(jī)的負(fù)載能力及其運(yùn)動方式。為了使焊接機(jī)械手充分發(fā)揮效能，焊接機(jī)械手系統(tǒng)通常采用兩臺變位機(jī)，當(dāng)在其中一臺上進(jìn)行焊接作業(yè)時，另一臺則完成工件的上裝和卸載，焊接機(jī)械手從而使整個系統(tǒng)獲得超高的費(fèi)用效能比。
安全設(shè)備是焊接機(jī)械手系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保障，其主要包括焊接機(jī)械手驅(qū)動系統(tǒng)過熱自斷電保護(hù)、焊接機(jī)械手動作超限化自斷電保護(hù)、焊接機(jī)械手超速自斷電保護(hù)、焊接機(jī)械手系統(tǒng)工作空間干涉自斷電保護(hù)及人工急停斷電保護(hù)等，它們起到防止機(jī)器人傷人或周邊設(shè)備的作用。在焊接機(jī)械手的工作部還裝有各類觸覺或接近傳感器，可以使焊接機(jī)械手在過分接近工件或發(fā)生碰撞時停止工作。
焊接機(jī)械手可以用來完成各種各樣的作業(yè)，不同的任務(wù)需要不同的操作加以執(zhí)行，因而需要不同的作業(yè)順序。以焊接機(jī)械手裝配為例，為了完成裝配，焊接機(jī)械手進(jìn)行的基本操作有手臂趨近、焊接機(jī)械手手爪張開、焊接機(jī)械手多指抓取、焊接機(jī)械手多指操作、焊接機(jī)械手裝配、焊接機(jī)械手拆卸以及焊接機(jī)械手手臂退回。可以將這些基本操作分為兩類運(yùn)動，焊接機(jī)械手手臂趨近、焊接機(jī)械手手臂退回和焊接機(jī)械手手指張開稱為自由運(yùn)動，此類運(yùn)動要求在運(yùn)動過程中不與周圍環(huán)境障礙物發(fā)生碰撞；焊接機(jī)械手多指抓取、焊接機(jī)械手多指操作、焊接機(jī)械手裝配和拆卸稱為約束運(yùn)動。通常所說的運(yùn)動規(guī)劃實際上指的是焊接機(jī)械手自由運(yùn)動規(guī)劃，即尋找一條與周圍環(huán)境不發(fā)生碰撞和干涉的路徑，完成焊接機(jī)械手由初始形位到目標(biāo)形位的運(yùn)動。
“可編程控制”方式：工作人員事先根據(jù)焊接機(jī)械手的工作任務(wù)和運(yùn)動軌跡編制控制程序，然后將控制程序輸入給焊接機(jī)械手的控制器，啟動焊接機(jī)械手控制程序，焊接機(jī)械手就按照程序所規(guī)定的動作一步一步地去完成，如果焊接機(jī)械手任務(wù)變更，只要修改或重新編寫焊接機(jī)械手控制程序，非常靈活方便。大多數(shù)焊接機(jī)械手都是按照前兩種方式工作的。
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