CN104175029B - 一种免编程焊接机器人及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种免编程焊接机器人及控制方法，包括焊炬、发光器、伺服电机、编码器、手腕、小臂、大臂、机座、转盘、立柱、底座、光栅尺、计算机及驱动器。立柱内设伺服电机Ⅴ轴连接的齿轮与设有光栅尺的底座齿条啮合，立柱上端转盘与伺服电机Ⅳ连接，机座与大臂、大臂与小臂、小臂与手腕之间分别通过伺服电机连接，手腕前端设有焊炬、发光器及光开关，伺服电机均装有编码器，驱动器与编码器连接计算机。人工移动焊接机器人进行移行、焊接和回位等全套动作，计算机对焊接机器人所有运行轨迹进行学习和存储，然后进行复制继承，从而完成整个启动、移行、对位、焊接及回位过程。本发明解决了机器人需要编程的难题，可实现自动焊接，提高作业效率和焊接质量。

Description

一种免编程焊接机器人及控制方法

技术领域

本发明属于机械控制领域，特别涉及一种不用编制程序就能实现自动焊接的焊接机器人及其控制方法。

背景技术

目前，机器人已在各领域的各种操作和作业中得到了普遍应用，对于提高作业效率，降低生产成本等方面起到了不可替代的作用。然而，机器人编程一直是个复杂的工作，而且编程生涩难懂，普通人需要学习专业知识或经过专门训练才能会操作焊接机器人，从而影响了机器人的推广和使用范围。

发明内容

本发明旨在提供一种不必编制程序，便能实现焊接机器人的自动焊接作业，从而提高工作效率和工件焊接质量的免编程焊接机器人及其控制方法。

为此，本发明所采取的解决方案是：

一种免编程焊接机器人，其特征在于，包括焊炬、发光器、伺服电机、编码器、手腕、小臂、大臂、机座、转盘、立柱、底座、光栅尺、计算机及驱动器；立柱下部内设有伺服电机Ⅴ，伺服电机Ⅴ轴上连接有齿轮，齿轮与底座上表面的齿条啮合，底座一侧安装有与计算机连接的光栅尺，立柱上端活动连接一转盘，转盘与设于立柱上部内的伺服电机Ⅳ连接，转盘上固定机座，机座上部通过伺服电机Ⅲ连接大臂，大臂通过伺服电机Ⅱ与小臂连接，小臂通过伺服电机Ⅰ连接手腕，手腕前端连接板前面分别连接有焊炬和发光器，后面设有光开关，五台伺服电机上均装有编码器，编码器均与计算机相连，五台伺服电机分别通过电缆与控制柜内五个对应设置的驱动器连接，五个驱动器通过电缆分别连接在计算机上。

一种免编程焊接机器人的控制方法，其特征在于，具体学习和操作过程为：

1、学习存储

人工移动焊接机器人手腕至焊缝位置，计算机自动识别为空行程，各编码器将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机，计算机进行识别和存储。

在焊炬移动到焊缝处时，按动手腕上的光开关，发光器将光照射到焊缝处，焊接机器人学习焊接开始，沿焊缝移动焊接机器人手臂至焊缝终点，松开光开关，焊接机器人学习焊接结束，各编码器和光栅尺将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机，计算机进行识别和存储。

手动将焊接机器人手臂移动至起点位置，按计算机返回键，计算机自动计算起点与终点的位置差，各编码器和光栅尺将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机，计算机进行识别和存储，完成一个学习循环过程。

2、复制继承

按计算机自动方式键后，再按执行确认键执行自动焊接，计算机按照学习存储的运行轨迹，通过驱动器自动控制焊接机器人的行走和焊接，并根据计算机预先设定的数控参数，通过计算机操作面板的按钮控制焊接机器人行走和焊接速度，从而完成整个启动、移行、对位、焊接及回位过程。

本发明的有益效果为：

本发明有效解决了自动焊接机器人需要编程的难题，操作人员不需要学习复杂难懂的编程知识，还可使没有接触过焊接机器人的普通人很快学会并熟练操作，焊接机器人结构简单，动作灵活准确，运行安全可靠，可提高作业效率，减少人为因素影响，在降低作业成本的同时，极大提高工件焊接质量。

附图说明

图1是焊接机器人主视示意图；

图2是焊接机器人左视示意图；

图3是焊接机器人俯视示意图；

图4是焊接机器人控制系统示意图。

图中：焊炬1、发光器2、手腕3、伺服电机Ⅰ4、编码器5、小臂6、大臂7、伺服电机Ⅲ8、机座9、转盘10、伺服电机Ⅳ11、立柱12、伺服电机Ⅴ13、底座14、光栅尺15、光开关16、伺服电机Ⅱ17、齿条18、驱动器Ⅰ19、驱动器Ⅱ20、计算机21、驱动器Ⅲ22、驱动器Ⅳ23、电缆24、驱动器Ⅴ25。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

由附图可见，本发明免编程焊接机器人，主要是由焊炬1、发光器2、手腕3、伺服电机Ⅰ4、编码器5、小臂6、大臂7、伺服电机Ⅲ8、机座9、转盘10、伺服电机Ⅳ11、立柱12、伺服电机Ⅴ13、底座14、光栅尺15、光开关16、伺服电机Ⅱ17、齿条18、驱动器Ⅰ19、驱动器Ⅱ20、计算机21、驱动器Ⅲ22、驱动器Ⅳ23、电缆24、驱动器Ⅴ25所组成。

在立柱12的下部内设有伺服电机Ⅴ13，伺服电机Ⅴ13轴上连接有齿轮，齿轮与底座14上表面的齿条18啮合，使立柱12可沿着底座14平行移动。在底座14的一侧还安装有光栅尺15，光栅尺15与计算机21连接。在立柱12的上部里面装有伺服电机Ⅳ11，立柱12的上端活动连接一转盘10，转盘10与伺服电机Ⅳ11连接，并在伺服电机Ⅳ11的驱动下旋转。转盘10上固定机座9，机座9上部通过伺服电机Ⅲ8连接大臂7，大臂7通过伺服电机Ⅱ17与小臂6连接，小臂6通过伺服电机Ⅰ4连接手腕3，伺服电机Ⅰ4上安装有编码器5。大臂7、小臂6及手腕3均可以对应的伺服电机为轴转动。在手腕3的前端连接板前面分别连接有焊炬1和发光器2，后面设有光开关16。伺服电机Ⅱ17、伺服电机Ⅲ8、伺服电机Ⅳ11和伺服电机Ⅴ13上亦分别装有编码器，且所有编码器均与计算机21相连。伺服电机Ⅰ4、伺服电机Ⅱ17、伺服电机Ⅲ8、伺服电机Ⅳ11和伺服电机Ⅴ13分别通过电缆与控制柜内设置的驱动器Ⅰ19、驱动器Ⅱ20、驱动器Ⅲ22、驱动器Ⅳ23、驱动器Ⅴ25依次对应连接，五个驱动器则通过电缆24分别连接在计算机21上。

本发明免编程焊接机器人的具体学习和操作过程为：

1、学习存储

人工移动焊接机器人手腕3至焊缝位置，计算机21自动识别为空行程，各编码器将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机21，计算机21进行识别和存储。

在焊炬1移动到焊缝处时，按动手腕3上的光开关16，发光器2将光照射到焊缝处，焊接机器人学习焊接开始，沿焊缝移动焊接机器人手臂至焊缝终点，松开光开关16，焊接机器人学习焊接结束，各编码器和光栅尺15将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机21，计算机21进行识别和存储。

手动将焊接机器人手臂移动至起点位置，按计算机21返回键，计算机21自动计算起点与终点的位置差，各编码器和光栅尺15将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机21，计算机21进行识别和存储，完成一个学习循环。

2、复制继承

按计算机21自动方式键后，再按执行确认键执行自动焊接，计算机21即可按照学习存储的运行轨迹，通过驱动器自动控制焊接机器人的行走和焊接，并根据计算机21预先设定的数控参数，通过计算机21操作面板的按钮控制焊接机器人行走和焊接速度，从而完成整个启动、移行、对位、焊接及回位过程。

Claims (2)

1.一种免编程焊接机器人，其特征在于，包括焊炬、发光器、伺服电机、编码器、手腕、小臂、大臂、机座、转盘、立柱、底座、光栅尺、计算机及驱动器；立柱下部内设有伺服电机Ⅴ，伺服电机Ⅴ轴上连接有齿轮，齿轮与底座上表面的齿条啮合，底座一侧安装有与计算机连接的光栅尺，立柱上端活动连接一转盘，转盘与设于立柱内上部的伺服电机Ⅳ连接，转盘上固定机座，机座上部通过伺服电机Ⅲ连接大臂，大臂通过伺服电机Ⅱ与小臂连接，小臂通过伺服电机Ⅰ连接手腕，手腕前端连接板前面分别连接有焊炬和发光器，后面设有光开关，五台伺服电机上均装有编码器，编码器均与计算机相连，五台伺服电机分别通过电缆与控制柜内五个对应设置的驱动器连接，五个驱动器通过电缆分别连接在计算机上。

2.一种应用权利要求1所述免编程焊接机器人的控制方法，其特征在于，具体学习和操作过程为：

(1)学习存储

人工移动焊接机器人手腕至焊缝位置，计算机自动识别为空行程，各编码器将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机，计算机进行识别和存储；

在焊炬移动到焊缝处时，按动手腕上的光开关，发光器将光照射到焊缝处，焊接机器人学习焊接开始，沿焊缝移动焊接机器人手臂至焊缝终点，松开光开关，焊接机器人学习焊接结束，各编码器和光栅尺将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机，计算机进行识别和存储；

手动将焊接机器人手臂移动至起点位置，按计算机返回键，计算机自动计算起点与终点的位置差，各编码器和光栅尺将检测和采集的焊接机器人运行轨迹发送给计算机，计算机进行识别和存储，完成一个学习循环过程；

(2)复制继承

按计算机自动方式键后，再按执行确认键执行自动焊接，计算机按照学习存储的运行轨迹，通过驱动器自动控制焊接机器人的行走和焊接，并根据计算机预先设定的数控参数，通过计算机操作面板的按钮控制焊接机器人行走和焊接速度，从而完成整个启动、移行、对位、焊接及回位过程。