CN104816113B - 一种三自由度焊接机器人及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动焊接设备，具体涉及一种能够实现在空间直角坐标系X、Y、Z三个方向上的直线运动三自由度焊接机器人及其控制系统，包括行走机构、手臂、手臂升降机构，所述的行走机构由行走运动机构、行走驱动机构和机器人底座构成，所述的行走驱动机构安装在机器人底座下底面，所述的行走运动机构包括行走轨道、轨道底座和轨道轮，所述的行走轨道铺设在轨道底座上，轨道轮在行走轨道上行走，所述的轨道轮设置在机器人底座底面，三自由度焊接机器人在X方向运动是机器人整机沿该方向上的长距离的行走运动，其对应的机械结构为机器人的行走机构；在Y方向的运动是机器人手臂携带焊枪，在手臂长度范围内的短距运动，其对应的机械结构为机器人的手臂；在Z方向的运动为机器人手臂的升降运动，其对应的机械结构为机器人手臂升降机构。

Description

一种三自由度焊接机器人及其控制系统

技术领域

本发明涉及一种自动焊接设备，具体涉及一种能够实现在空间直角坐标系X、Y、Z三个方向上的直线运动三自由度焊接机器人及其控制系统。

背景技术

随着科技的飞速发展，工业机器人已经广泛应用于各大企业——在提高生产效率和产品质量的同时，大大降低了人力成本。但是对于小型企业，甚至是家庭作坊来说，工业机器人以其高精度、通用性和昂贵的价格让人望而却步。专门应用于简单平面内焊接的三自由度焊接机器人应运而生，其不仅可以实现高低不同的平面直线焊缝的焊接，而且能够通过两个相互垂直的水平运动合成，实现平面内任意曲线焊缝的焊接；另外其结构简洁，控制方便灵活，而且其制造成本低，适合小型企业或家庭作坊在大量工件简单焊接时使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足而提供一种三自由度焊接机器人及其控制系统，主要用来实现机器人在空间直角坐标系X、Y和Z三个方向上的直线运动。

本发明的目的是这样实现的：

一种三自由度焊接机器人，包括行走机构、手臂、手臂升降机构，所述的行走机构由行走运动机构、行走驱动机构和机器人底座构成，所述的行走驱动机构安装在机器人底座下底面，所述的行走运动机构包括行走轨道、轨道底座和轨道轮，所述的行走轨道铺设在轨道底座上，轨道轮在行走轨道上行走，所述的轨道轮设置在机器人底座底面；

所述的手臂包括手臂底座、手臂运动机构和机器人手抓，所述的手臂底座为悬臂梁机构，手臂运动机构采用丝杠传动，所述的手臂运动机构固设在手臂底座上，所述的机器人手抓竖直布置在手臂运动机构上，与手臂运动机构同步；

所述的手臂升降机构包括升降支撑机构、升降运动机构和配重机构，所述的升降支撑机构为L形结构，升降运动机构布置在升降支撑机构的侧面，所述的手臂布置在升降支撑机构的一侧，所述的配重机构布置在升降支撑机构的另一侧，所述的升降支撑机构固定在机器人底座上。

基于以上所述，所述的行走驱动机构包括驱动电机、电机支架和齿轮、齿条，所述的驱动电机固定在电机支架上，所述的电机支架通过四根螺杆吊装在机器人底座底面，所述的齿轮与驱动电机同轴连接，所述的齿条固定布置在齿轮的正下方，所述的齿轮与齿条啮合。

基于以上所述，所述的升降运动机构由相互平行两根方形直线导轨、一根丝杠和升降驱动电机构成，所述的丝杠布置在两根方形直线导轨之间，所述的升降驱动电机固定在丝杠的下端，与丝杠同轴连接；所述的手臂底座通过滑动块一、滑动块二和滑动块三分别在两根导轨和丝杠上下移动。

基于以上所述，所述的升降支撑机构顶端设置有钢索运动导轮，配重机构通过钢索绕过钢索运动导轮与手臂底座的外端部连接，同时又通过钢索绕过钢索运动导轮与手臂底座的另一端部连接。

基于以上所述，所述的L形结构的升降支撑机构内设置有加强筋。

基于以上所述，所述的手臂底座上设置有方孔。

基于以上所述，所述的手臂运动机构由限位导轨、丝杠、手臂驱动电机构成，所述的纤维导轨与丝杠均水平布置在手臂底座上，所述的手臂驱动电机与丝杠同轴连接，所述的机器人手抓包括手抓固定机构、手抓缓冲机构和焊枪夹持部，所述的手抓固定机构通过滑动块四在限位导轨上滑动，同时又与丝杠同步套装，所述的手抓缓冲机构由缓冲杆和缓冲弹簧构成，所述的缓冲弹簧套装在缓冲杆上，所述的手抓固定机构通过缓冲杆与焊枪夹持部连接，所述的焊枪夹持部包括焊枪固定卡环、万向球轮和焊枪握持部，所述的焊枪握持部为一倒置的T形结构，所述的焊枪固定卡环固定在焊枪握持部下端一侧，所述的万向球轮固定在焊枪握持部的下端面。

基于以上所述，所述的焊枪固定卡环通过一T形连接件活动设置在焊枪握持部的下端，所述的焊枪固定卡环通过T性连接件转动；

所述的焊枪握持部中心设置有与缓冲杆对应的台阶通孔，所述的缓冲杆穿过台阶通孔后与手抓固定机构插接。

一种三自由度焊接机器人的控制系统，该控制系统包括人机交互单元、中央控制单元、X、Y、Z轴控制系统，所述的X、Y、Z轴控制系统均由轴控制单元、伺服驱动单元、步进电机和编码器构成，所述的中央控制单元用以采集人机交互单元的控制指令，分析后向X、Y、Z轴控制单元发出控制指令，并且接收X、Y、Z轴控制单元的反馈信号；

所述的X、Y、Z轴控制单元接收中央控制单元的控制指令，控制伺服驱动单元驱动步进电机，驱动机器人做运动，同时编码器将对应位置信息传输至X、Y、Z轴的控制单元，X、Y、Z轴控制单元向中央控制单元发送反馈信号。

本发明具有如下的优点：

三自由度焊接机器人在X方向运动是机器人整机沿该方向上的长距离的行走运动，其对应的机械结构为机器人的行走机构；在Y方向的运动是机器人手臂携带焊枪，在手臂长度范围内的短距运动，其对应的机械结构为机器人的手臂；在Z方向的运动为机器人手臂的升降运动，其对应的机械结构为机器人手臂升降机构。

附图说明

图1为本发明的整体的结构示意图。

图2为机器人手抓的结构示意图。

图3为运动控制系统框图。

图4为人机交互界面示意图。

图5为控制系统电路框图。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明作进一步的描述。

如图1、2、3、4、5所示，一种三自由度焊接机器人，包括行走机构1、手臂2、手臂升降机构3，所述的行走机构1由行走运动机构4、行走驱动机构5和机器人底座6构成，所述的行走驱动机构5安装在机器人底座6下底面，所述的行走运动机构4包括行走轨道7、轨道底座8和轨道轮9，所述的行走轨道7铺设在轨道底座8上，轨道轮9在行走轨道7上行走，所述的轨道轮9设置在机器人底座6底面；

所述的手臂2包括手臂底座10、手臂运动机构11和机器人手抓12，所述的手臂底座10为悬臂梁机构，手臂运动机构11采用丝杠传动，所述的手臂运动机构11固设在手臂底座10上，所述的机器人手抓12竖直布置在手臂运动机构11上，与手臂运动机构11同步；

所述的手臂升降机构3包括升降支撑机构13、升降运动机构14和配重机构15，所述的升降支撑机构13为L形结构，升降运动机构14布置在升降支撑机构13的侧面，所述的手臂2布置在升降支撑机构13的一侧，所述的配重机构15布置在升降支撑机构13的另一侧，所述的升降支撑机构13固定在机器人底座6上。

基于以上所述，所述的行走驱动机构5包括驱动电机16、电机支架17和齿轮18、齿条19，所述的驱动电机16固定在电机支架17上，所述的电机支架17通过四根螺杆20吊装在机器人底座6底面，所述的齿轮18与驱动电机16同轴连接，所述的齿条19固定布置在齿轮18的正下方，所述的齿轮18与齿条19啮合。

基于以上所述，所述的升降运动机构14由相互平行两根方形直线导轨21、一根丝杠22和升降驱动电机23构成，所述的丝杠22布置在两根方形直线导轨21之间，所述的升降驱动电机23固定在丝杠22的下端，与丝杠22同轴连接；所述的手臂底座10通过滑动块一38、滑动块二39和滑动块三40分别在两根导轨21和丝杠22上下移动。

基于以上所述，所述的升降支撑机构13顶端设置有钢索运动导轮24，配重机构15通过钢索绕过钢索运动导轮24与手臂底座10的外端部连接，同时又通过钢索绕过钢索运动导轮24与手臂底座10的另一端部连接。

基于以上所述，所述的L形结构的升降支撑机构13内设置有加强筋25。

基于以上所述，所述的手臂底座10上设置有方孔。

基于以上所述，所述的手臂运动机构11由限位导轨27、丝杠28、手臂驱动电机29构成，所述的限位导轨27与丝杠28均水平布置在手臂底座10上，所述的手臂驱动电机29与丝杠28同轴连接，所述的机器人手抓12包括手抓固定机构41、手抓缓冲机构30和焊枪夹持部31，所述的手抓固定机构41通过滑块四32在限位导轨27上滑动，同时又与丝杠28同步套装，所述的手抓缓冲机构30由缓冲杆和缓冲弹簧33构成，所述的缓冲弹簧33套装在缓冲杆上，所述的手抓固定机构41通过缓冲杆与焊枪夹持部31连接，所述的焊枪夹持部31包括焊枪固定卡环34、万向球轮35和焊枪握持部36，所述的焊枪握持部36为一倒置的T形结构，所述的焊枪固定卡环34固定在焊枪握持部36下端一侧，所述的万向球轮35固定在焊枪握持部36的下端面。

如图2所示，所述的焊枪固定卡环34通过一T形连接件37活动设置在焊枪握持部36的下端，所述的焊枪固定卡环34通过T性连接件37转动；

所述的焊枪握持部36中心设置有与缓冲杆对应的台阶通孔，所述的缓冲杆穿过台阶通孔后与手抓固定机构41插接。

一种三自由度焊接机器人的控制系统，该控制系统包括人机交互单元、中央控制单元、X、Y、Z轴控制系统，所述的X、Y、Z轴控制系统均由轴控制单元、伺服驱动单元、步进电机和编码器构成，所述的中央控制单元用以采集人机交互单元的控制指令，分析后向X、Y、Z轴控制单元发出控制指令，并且接收X、Y、Z轴控制单元的反馈信号；

所述的X、Y、Z轴控制单元接收中央控制单元的控制指令，控制伺服驱动单元驱动步进电机，驱动机器人做运动，同时编码器将对应位置信息传输至X、Y、Z轴的控制单元， X、Y、Z轴控制单元向中央控制单元发送反馈信号。

以下具体为各部分设计的原理：

1、焊接机器人的行走机构设计

焊接机器人的行走机构主要用来实现机器人X方向上的直线运动，主要由行走运动机构、行走驱动机构和机器人安装底座三部分构成，其总体结构如图1所示。

焊接机器人行走运动机构由行走轨道、轨道底座和轨道轮构成，其作用是为焊接机器人的长距离运动提供所需的路径，并限定机器人在该方向上运动的直线精度，而且还为整个焊接机器人提供牢固的支撑底座。行走轨道可以采用图1中的V形轨道，也可以根据需要选择其他形式的轨道，但其外形需要与轨道轮相匹配，因轨道与轨道轮的配合方式，直接决定机器人在该方向运动的直线精度。行走轨道安装在预先铺设好的轨道底座上，轨道轮则位于轨道之上，带动整个机器人在该方向上运动。

焊接机器人行走驱动机构由驱动电机、电机支架、齿轮齿条运动副等构成。驱动电机为焊接机器人在该方向上的运动提供动力源，此处选择闭环减速步进电机。该步进电机的输出轴的一端与编码器相连接，可以输出相应的位置信号，另一端与内部集成变速箱相连接，输出大的转矩。

驱动电机输出的转矩通过齿轮齿条运动副传递到焊接机器人底座，带动安装于该底座的轨道轮运动，从而带动整个机器人沿轨道运动。齿轮齿条运动副不但可以避免机器人在该方向上的运动出现蠕动现象，而且选择合适的模数也可以提高机器人在该方向上的运动定位精度。齿轮通过平键与闭环减速步进电机输出轴相连接，在齿轮两侧各安装一个止推轴承，整个机构则通过齿轮固定挡块与电机安装底座相固定。

焊接机器人行走驱动机构则通过四个螺栓与焊接机器人底座相连接，在每个螺栓上可以套有一个运动预紧弹簧，防止齿轮齿条运动副由于安装精度不高或者受到其他因素干扰，在运动中不能正常啮合。可以通过调节运动预紧弹簧的伸缩长度，从而调节齿轮齿条啮合的预紧力的大小。

焊接机器人底座为机器人相关部件提供稳定安装及工作平台，其形状及尺寸可以根据实际需要来确定。

、焊接机器人手臂设计

焊接机器人手臂主要用来抓握焊枪，并且实现在Y方向上的直线运动，其主要由机器人手臂底座、手臂运动机构和机器人手抓机构等构成，如图1所示。

机器人手臂底座为机器人手臂其他部件提供安装固定的基础，由于其采用悬臂梁的结构形式，为了减轻其重量，在不影响其强度的情况下，在其悬臂上制作了许多减重孔，即方孔，如图1中的方孔所示。

机器人手臂运动机构由运动支撑限位导轨运动机构、丝杠传动机构和手臂驱动电机几部分构成，主要用来驱动机器人手臂沿着Y轴方向做直线运动。导轨运动机构采用直线方形导轨机构，其包括方形直线导轨和导轨滑块四两部分，主要为机器人手臂提供运动限位及传递手臂所承受的负载到手臂底座。丝杠传动机构主要用于传递手臂运动驱动电机输出的扭矩到机器人手臂，从而带动手臂沿着导轨所限定的方向进行运动。手臂运动驱动电机为手臂的运动提供动力，由于机器人手臂负载较小，所以此处选择闭环步进电机。电机通过联轴器与丝杠直接连接，驱动丝杠旋转，从而带动手臂沿着Y轴方向运动。

机器人手抓机构是用来抓握焊枪，并且携带焊枪沿着规定的焊缝运动，其主要有手抓固定机构、手抓缓冲机构和焊枪握持部组成，如图1所示。

手抓固定机构主要用来将机器人手抓与导轨运动机构的滑块和丝杠传动机构的丝杠螺母相连接，从而机器人手臂随着丝杠的旋转沿着导轨运动。焊枪握持部的一端通过焊枪固定卡环来抓握焊枪，并且通过焊枪角度调整机构（该调整机构就是通过一个T形连接件来调整）来调整焊枪的焊接角度。焊枪握持部的另一端安装了一个外向球轮，当被焊接工件表面有轻微起伏时，带动焊枪沿竖直方向上下运动，防止起伏不平的工件表面对焊枪造成伤害。手抓缓冲机构包括缓冲弹簧和缓冲连接杆，缓冲弹簧安装与缓冲杆外侧，如图1所示。缓冲杆的一端采用螺纹连接紧固与手抓固定机构上，另一端采用间隙配合与焊枪握持机构连接，可以沿着其轴向在焊接握持机构内部移动；当焊枪握持机构的万向球轮通过起伏不平的焊接平面时，将竖直方向上的上下运动经过手抓缓冲机构，转换为缓冲弹簧的伸缩运动，从而保证机器人手臂的其他部件在竖直方向上保持运动状态不变。机器人抓手详细结构如图1所示。

、焊接机器人手臂升降机构设计

焊接机器人手臂升降机构用来安装机器人手臂，并且实现机器人手臂在Z轴方向上的直线运动，其主要由升降支撑机构、升降运动实现机构和机器人手臂配重机构等组成，如图1所示，其中机器人手臂安装于升降运动实现机构的丝杠螺母和导轨滑块上，由该机构带动手臂沿Z轴做升降运动。

升降支撑机构为一带加强筋的L形结构件，为机器人手臂升降机构的其他部件安装固定的平台，其沿Z轴的尺寸由机器人手臂在该方向上的升降运动所需的直线长度来确定。

机器人手臂升降运动实现机构由方形直线导轨运动副、丝杠运动副和升降驱动电机构成。方形直线导轨运动副用来限定机器人手臂升降运动的方向，并将机器人手臂所承受的负载传递到升降支撑机构上。丝杠运动副用来传递由升降驱动电机所输出的升降扭矩，并且带动机器人手臂做升降运动。升降驱动电机为机器人手臂的升降运动提供动力，因此处沿Z轴方向的力较小，所以选择闭环步进电机，而且该电机安装在机器人行走机构上。

机器人手臂配重机构使得机器人手臂和配重块在升降支撑机构的两侧所产生的重力相同，从而升降驱动电机输出较小的扭矩就可以驱动丝杠运动副旋转，从而带动机器人手臂在Z轴方向是轻松的做直线运动。另外，机器人手臂配重机构也可以减小机器人手臂所在悬臂梁结构的变形，其功能如图1所示。

悬臂梁配重钢索将悬臂梁悬垂一端与配重块连接，用于减小悬臂梁在竖直方向的变形。两根手臂配重钢索将机器人手臂与配重块连接，使得机器人手臂的重力通过手臂配重钢索传递到升降支撑机构，从而大大减小升降运动实现机构所承受的负载大小。配重块固定在配重钢索的另一端，其重量与机器人手臂的重量相当，主要起配重作用，结构较为简单，此处不再详述。整个焊接机器人的外形结构如图1所示。

4、焊接机器人控制系统设计

焊接机器人控制系统用于准确控制焊接机器人各电机的运动，从而驱动机器人按照工作要求进行运动，其控制系统总体结构如图3所示。

5、人机交互单元设计

人机交互单元为操作人员提供控制焊接机器人运动的人机接口，其功能包括：X轴手动正向运行、X轴手动反向运行、Y轴手动正向运行、Y轴手动反向运行、Z轴手动正向运行、Z轴手动反向运行、系统自动运行、回系统原点和停止等。X、Y和Z轴的手动运行功能用于单独控制焊接机器人在各个坐标轴下的正、反向运动。系统自动运行功能是焊接机器人的各轴在中央控制单元及各自控制器的控制下，按照规定的工作流程自动运行。回系统原点功能是机器人在使用时，如果没有在系统规定的初始位置，则可以通过该功能使得机器人快速的返回系统原点处。停止功能则是机器人无论在何种运动状态下，一旦操作人员触发该功能，机器人立即停止，并保持当前位置不变。根据焊接机器人的使用环境，此处采用工业生产中常用的触摸屏来实现该功能。在触摸屏的显示窗口设计人机交互所需的各项功能，如图4所示。

在图4中，手动运行控制区的按键为点动按键，当按下某个按键时，焊接机器人相应的轴按照要求匀速运动，当松开按键后，立即停止运动。“系统自动运行”按键是带有软件自锁功能的按键，当按下该按键后，系统自动运行，直至工作完成或运行条件不满足的时候，系统便自动停止。“返回系统原点”按键也是带有软件自锁功能的按键，当按下该按键后，系统自动运行返回原点操作，直至该任务完成为止。“停止按键”则为点动按键，当该按键按下，系统所有运动均立即停止。当系统正常运行的时候，运行指示灯点亮；而当系统出现故障的时候，报警指示灯点亮；当系统不工作的时候，所有指示灯均熄灭。

5、央控制单元设计

中央控制单元用于采集人机交互单元的控制指令，然后经过分析后，向X、Y或Z轴控制单元发出控制指令，并且接收各轴控制单元的反馈信号，从而实现焊接机器人各轴联动或者单独驱动。焊接机器人工作环境灰尘较多，焊接时所产生的电磁干扰较强，所以此处选择PLC作为中央控制中枢。

6、各轴运动控制单元设计

焊接机器人的X、Y、Z三轴运动控制系统结构相似，均由轴控制单元、伺服驱动单元、步进电机和编码器构成，其形成一个完整的闭环运动控制系统。现在以X轴的工作为例来说明其工作流程：X轴的控制单元接收中央控制单元的控制指令，按照中央控制单元的要求控制伺服驱动器驱动X轴步进电机，从而驱动机器人X轴做直线运动；同时，X轴的编码器将X轴位置信息实时传输到X轴的控制单元；当完成中央控制单元的运动要求之后，X轴控制单元向中央控制单元发送反馈信号，并等待下一个指令的到达。

焊接机器人X、Y、Z轴不仅可以单独运动，实现各个轴的直线运动，还可以联动，采用直线插补的方式，在焊接机器人所在的空间直角坐标系内实现复杂的曲线运动。

7、其他运动控制单元设计

焊接机器人还可以根据实际工作的需要，在工作台上安装所需的位置传感器，以采集机器人各轴的实际工作位置，还可以为焊接系统提供所需的触发信号，这样不仅可以提高焊接的效率，而且还能提高设备的自动化程度。

8、焊接机器人控制系统电路设计

根据焊接机器人运动及控制要求，其控制系统电路框图如图5所示。

触摸屏与中央控制PLC之间通过RS232总线进行数据交换，由中央控制PLC读取触摸屏的控制信息并处理。

中央控制PLC和各轴控制PLC选用同一型号的PLC，那么各PLC之间的通信就可以采用PLC自带的通信协议及专用通信电缆如：Profibus总线即可。该通信方法稳定、可靠，便于维护，而且容易进行系统扩展。中央控制PLC可以单独控制各轴控制PLC，驱动X、Y、Z轴独立工作；也可以通过时分复用方式，同时控制各轴PLC，驱动三个轴联动。

焊接机器人在使用时，需要将焊枪安装在相应的安装固定支架，并且配置好所需的焊机、送丝机构以及其他的焊接设备，并且将焊接流程通过编程的方式导入各控制器，启动焊接机器人即可按照设定工作流程开始工作。

该焊接机器人的设计，不仅提高了焊接的质量和效率，而且减轻了操作人员的工作负担，将创造更多的社会财富。

Claims (5)

1.一种三自由度焊接机器人，其特征在于：包括行走机构（1）、手臂（2）、手臂升降机构（3），所述的行走机构（1）由行走运动机构（4）、行走驱动机构（5）和机器人底座（6）构成，所述的行走驱动机构（5）安装在机器人底座（6）下底面，所述的行走运动机构（4）包括行走轨道（7）、轨道底座（8）和轨道轮（9），所述的行走轨道（7）铺设在轨道底座（8）上，轨道轮（9）在行走轨道（7）上行走，所述的轨道轮（9）设置在机器人底座（6）底面；

所述的手臂（2）包括手臂底座（10）、手臂运动机构（11）和机器人手抓（12），所述的手臂底座（10）为悬臂梁机构，手臂运动机构（11）采用丝杠传动，所述的手臂运动机构（11）固设在手臂底座（10）上，所述的机器人手抓（12）竖直布置在手臂运动机构（11）上，与手臂运动机构（11）同步；

所述的手臂升降机构（3）包括升降支撑机构（13）、升降运动机构（14）和配重机构（15），所述的升降支撑机构（13）为L形结构，升降运动机构（14）布置在升降支撑机构（13）的侧面，所述的手臂（2）布置在升降支撑机构（13）的一侧，所述的配重机构（15）布置在升降支撑机构（13）的另一侧，所述的升降支撑机构（13）固定在机器人底座（6）上；

所述的升降运动机构（14）由相互平行两根方形直线导轨（21）、一根丝杠（22）和升降驱动电机（23）构成，所述的丝杠（22）布置在两根方形直线导轨（21）之间，所述的升降驱动电机（23）固定在丝杠（22）的下端，与丝杠（22）同轴连接；所述的手臂底座（10）通过滑动块一（38）、滑动块二（39）和滑动块三（40）分别在两根导轨（21）和丝杠（22）上下移动；

所述的L形结构的升降支撑机构（13）内设置有加强筋（25）；

所述的手臂底座（10）上设置有方孔;

所述的行走驱动机构（5）包括驱动电机（16）、电机支架（17）和齿轮（18）、齿条（19），所述的驱动电机（16）固定在电机支架（17）上，所述的电机支架（17）通过四根螺杆（20）吊装在机器人底座（6）底面，所述的齿轮（18）与驱动电机（16）同轴连接，所述的齿条（19）固定布置在齿轮（18）的正下方，所述的齿轮（18）与齿条（19）啮合。

2.根据权利要求1所述的一种三自由度焊接机器人，其特征在于：所述的升降支撑机构（13）顶端设置有钢索运动导轮（24），配重机构（15）通过钢索绕过钢索运动导轮（24）与手臂底座（10）的外端部连接，同时又通过钢索绕过钢索运动导轮（24）与手臂底座（10）的另一端部连接。

3.根据权利要求1所述的一种三自由度焊接机器人，其特征在于：所述的手臂运动机构（11）由限位导轨（27）、丝杠（28）、手臂驱动电机（29）构成，所述的限位导轨（27）与丝杠（28）均水平布置在手臂底座（10）上，所述的手臂驱动电机（29）与丝杠（28）同轴连接，所述的机器人手抓（12）包括手抓固定机构（41）、手抓缓冲机构（30）和焊枪夹持部（31），所述的手抓固定机构（41）通过滑动块四（32）在限位导轨（27）上滑动，同时又与丝杠（28）同步套装，所述的手抓缓冲机构（30）由缓冲杆和缓冲弹簧（33）构成，所述的缓冲弹簧（33）套装在缓冲杆上，所述的手抓固定机构（41）通过缓冲杆与焊枪夹持部（31）连接，所述的焊枪夹持部（31）包括焊枪固定卡环（34）、万向球轮（35）和焊枪握持部（36），所述的焊枪握持部（36）为一倒置的T形结构，所述的焊枪固定卡环（34）固定在焊枪握持部（36）下端一侧，所述的万向球轮（35）固定在焊枪握持部（36）的下端面。

4.根据权利要求3所述的一种三自由度焊接机器人，其特征在于：所述的焊枪固定卡环（34）通过一T形连接件（37）活动设置在焊枪握持部（36）的下端，所述的焊枪固定卡环（34）通过T形连接件（37）转动；

所述的焊枪握持部（36）中心设置有与缓冲杆对应的台阶通孔，所述的缓冲杆穿过台阶通孔后与手抓固定机构（41）插接。

5.一种如权利要求1所述的三自由度焊接机器人的控制系统，其特征在于：该控制系统包括人机交互单元、中央控制单元、X、Y、Z轴控制系统，所述的X、Y、Z轴控制系统均由轴控制单元、伺服驱动单元、步进电机和编码器构成，所述的中央控制单元用以采集人机交互单元的控制指令，分析后向X、Y、Z轴控制单元发出控制指令，并且接收X、Y、Z轴控制单元的反馈信号；

所述的X、Y、Z轴控制单元接收中央控制单元的控制指令，控制伺服驱动单元驱动步进电机，驱动机器人做运动，同时编码器将对应位置信息传输至X、Y、Z轴的控制单元，X、Y、Z轴控制单元向中央控制单元发送反馈信号。