CN204308404U - 机器人搅拌摩擦焊接装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种机器人搅拌摩擦焊接装置，包括机器人本体、搅拌摩擦焊接机头、搅拌针、固定平台、位移传感器和视觉传感器；搅拌摩擦焊接机头设置在机器人本体下方，搅拌摩擦焊接机头与机器人本体的机械手固定连接，机器人本体控制搅拌摩擦焊接机头运动，搅拌摩擦焊接机头下设置有搅拌针，搅拌针跟随搅拌摩擦焊接机头运动；位移传感器和视觉传感器设置在固定平台上，固定平台用于放置待焊接工件；本实用新型搅拌摩擦焊接机头的搅拌针与带焊接工件的接触力恒定，搅拌针按照理想焊接轨迹运动，焊接均匀，焊接深浅一致，焊接轨迹根据逆运动学或动力学模型的控制算法获取，焊接轨迹准确，方便实用。
Description
技术领域
本实用新型涉及机器人搅拌摩擦焊接和精密制造技术领域的方法，具体是一种机器人搅拌摩擦焊接装置。
背景技术
搅拌摩擦焊接(FSW)是一项创新的先进摩擦焊技术。与常规摩擦焊接一样，搅拌摩擦焊接也是利用摩擦热与塑性变形热作为焊接热源，不同之处在于搅拌摩擦焊接过程是由一个圆柱体或其他形状的搅拌针伸入工件的接缝处，通过焊头的高速旋转，使其与焊接工件材料摩擦，从而使连接部位的材料温度升高软化，完成材料焊接的目的。搅拌摩擦焊接的优势在于可以实现固相材料的连接制造，具有高效、 低耗、低成本等特点，在航空、航天、汽车、船舶、轨道交通、民用航空、电力、电子、冶金等行业领域具有广泛的应用前景。机器人具有高柔性、多自由度的特点，可以实现了空间曲线轨迹的高精度运动，将重载机器人技术与搅拌摩擦焊接技术相结合，可以提高搅拌摩擦焊接的自动化程度，有利于提升焊接质量和降低焊接生产成本。但是机器人的高柔性特点，易导致搅拌摩擦焊接过程的振动，带来机器人运动精度的下降，从而影响焊接质量，同时焊接过程中搅拌针与带焊接工件的接触力不恒定，导致焊接深度不均匀。
实用新型内容
本实用新型针对现有技术存在的上述不足，本实用新型提供一种机器人搅拌摩擦焊接装置，本实用新型通过机器人本体的运动实现搅拌摩擦焊接机头上的搅拌针与待焊接工件的接触，当达到接触力符合焊接工艺的要求后，保持搅拌针在接触方向与工件的恒力接触，进而控制机器人末端按照焊接路径以指定的进给速度运动，完成焊接过程，其中，位置控制器用于控制机器人末端的搅拌针沿焊接路径的运动，力控制器用于控制搅拌针在整个焊接过程中与待焊接工件的接触力恒定。
本实用新型技术方案如下：一种机器人搅拌摩擦焊接装置，包括机器人本体、搅拌摩擦焊接机头、搅拌针、固定平台、位移传感器和视觉传感器。
搅拌摩擦焊接机头设置在机器人本体下方，搅拌摩擦焊接机头与机器人本体的机械手固定连接，机器人本体控制搅拌摩擦焊接机头运动，搅拌摩擦焊接机头下设置有搅拌针，搅拌针跟随搅拌摩擦焊接机头运动；机器人本体的关节带动机械手运动，进而带动搅拌摩擦焊接机头、搅拌针运动
位移传感器和视觉传感器设置在固定平台上，固定平台用于放置待焊接工件；
位移传感器用于采集搅拌摩擦焊接机头的位移，在搅拌摩擦焊接过程中实时获取机器人本体机械手（机器人本体末端）的运动位移。
视觉传感器用于实时监控机器人搅拌摩擦焊接装置的焊接过程，提供用户可视化的图像显示，一般视觉传感器与外置的显示装置相连接，实时显示焊接过程。
机器人本体为串联或者并联结构，包括关节传感器、力传感器和控制器，控制器包括前馈控制器、力控制器和位置控制器，关节传感器与位置控制器相连接，力传感器与力控制器相连接，前馈控制器、力控制器均与位置控制器相连接，位置控制器控制机器人本体的机械手运动；控制器控制机器人本体的机械手实现六自由度运动，能够实现搅拌摩擦焊接过程中搅拌针的高速旋转和精密运动。
位置控制器为鲁棒自适应控制器，用于控制机器人本体连接的搅拌针沿焊接路径轨迹运动，力控制器为PID控制器或者滑模控制器，用于控制搅拌针在整个焊接过程中与待焊接工件的接触力恒定。
搅拌摩擦焊接机头是能够实现搅拌摩擦焊接的装置，一端需要有与机器人本体操作末端（机械手）相固连的结构，一端需要提供安装搅拌针的装置。
相比与现有技术，本实用新型具有以下优点，
本实用新型搅拌摩擦焊接机头的搅拌针与带焊接工件的接触力恒定，同时，搅拌针按照理想焊接轨迹运动，焊接均匀，焊接深浅一致，焊接准确方便实用，能够实现实时控制机器人完成搅拌摩擦焊接的准确运动。
附图说明
图1为机器人搅拌摩擦焊接装置的结构示意框图；
图2为机器人搅拌摩擦焊接装置的工作过程示意图；。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型作更进一步的说明。
以下将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述和讨论，显然，这里所描述的仅仅是本实用新型的一部分实例，并不是全部的实例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型的保护范围。
为了便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例作进一步的解释说明，且各个实施例不构成对本实用新型实施例的限定。
如图1所示，一种机器人搅拌摩擦焊接装置，包括机器人本体、搅拌摩擦焊接机头、搅拌针、固定平台、位移传感器和视觉传感器。
搅拌摩擦焊接机头设置在机器人本体下方，搅拌摩擦焊接机头与机器人本体的机械手固定连接，机器人本体控制搅拌摩擦焊接机头运动，搅拌摩擦焊接机头下设置有搅拌针，搅拌针跟随搅拌摩擦焊接机头运动；机器人本体的关节带动机械手运动，进而带动搅拌摩擦焊接机头、搅拌针运动
位移传感器和视觉传感器设置在固定平台上，固定平台用于放置待焊接工件；
位移传感器用于采集搅拌摩擦焊接机头的位移，在搅拌摩擦焊接过程中实时获取机器人本体机械手（机器人本体末端）的运动位移。
视觉传感器用于实时监控机器人搅拌摩擦焊接装置的焊接过程，提供用户可视化的图像显示，一般视觉传感器与外置的显示装置相连接，实时显示焊接过程。
机器人本体为串联或者并联结构，包括关节传感器、力传感器和控制器，控制器包括前馈控制器、力控制器和位置控制器，关节传感器与位置控制器相连接，力传感器与力控制器相连接，前馈控制器、力控制器均与位置控制器相连接，位置控制器控制机器人本体的机械手运动；控制器控制机器人本体的机械手实现六自由度运动，能够实现搅拌摩擦焊接过程中搅拌针的高速旋转和运动。
位置控制器为鲁棒自适应控制器，用于控制机器人本体连接的搅拌针沿焊接路径轨迹运动，力控制器为PID控制器或者滑模控制器，用于控制搅拌针在整个焊接过程中与待焊接工件的接触力恒定。
搅拌摩擦焊接机头是能够实现搅拌摩擦焊接的装置，一端需要有与机器人本体操作末端（机械手）相固连的结构，一端需要提供安装搅拌针的装置。
如图2所示，本实施例机器人搅拌摩擦焊接装置工作过程为：
搅拌摩擦焊接机头的理想规划轨迹输入到前馈控制器，输出机器人理想关节空间位移轨迹；根据设定的阈值接触力，力控制器控制机器人在指定方向上保持恒力运动；位置控制器控制搅拌摩擦焊接机头按照理理想规划轨迹运动；控制搅拌针在整个焊接过程中与待焊接工件的接触力恒定。
值得说明的是，本实用新型前馈控制器、力控制器和位置控制器的具体控制算法为本领域的现有技术，对控制策略未进行优化，本实用新型采用机器人搅拌摩擦焊接装置的结构解决了现有技术中的问题。
以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.一种机器人搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，包括机器人本体、搅拌摩擦焊接机头、搅拌针、固定平台、位移传感器和视觉传感器；
所述搅拌摩擦焊接机头设置在机器人本体下方，搅拌摩擦焊接机头与机器人本体的机械手固定连接，所述机器人本体控制搅拌摩擦焊接机头运动，所述搅拌摩擦焊接机头下设置有搅拌针，搅拌针跟随搅拌摩擦焊接机头运动；
所述位移传感器和视觉传感器设置在固定平台上，固定平台用于放置待焊接工件；
所述的位移传感器用于采集搅拌摩擦焊接机头的位移，在搅拌摩擦焊接过程中实时获取机器人本体机械手的运动位移；
所述的视觉传感器用于实时监控机器人搅拌摩擦焊接装置的焊接过程，提供用户可视化的图像显示。
2.根据权利要求1所述的一种机器人搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述机器人本体为串联或者并联结构，包括关节传感器、力传感器和控制器，所述控制器包括前馈控制器、力控制器和位置控制器，所述关节传感器与位置控制器相连接，所述力传感器与力控制器相连接，所述前馈控制器、力控制器均与所述位置控制器相连接。
3.根据权利要求2所述的一种机器人搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述位置控制器为鲁棒自适应控制器。
4.根据权利要求2所述的一种机器人搅拌摩擦焊接装置，其特征在于，所述力控制器为PID控制器或者滑模控制器。
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| CN201420795676.XU CN204308404U (zh) | 2014-12-17 | 2014-12-17 | 机器人搅拌摩擦焊接装置 |
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| CN204308404U true CN204308404U (zh) | 2015-05-06 |
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Cited By (4)
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|---|---|---|---|---|
| CN104607795A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-05-13 | 昆山斯格威电子科技有限公司 | 机器人搅拌摩擦焊接系统及其力位并环混合控制方法 |
| CN105137764A (zh) * | 2015-10-15 | 2015-12-09 | 清华大学 | 一种具有快速响应及鲁棒性能的并联机器人运动控制方法 |
| CN105855692A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-08-17 | 江苏通宇钢管集团有限公司 | 基于扭矩和振动反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 |
| CN106838458A (zh) * | 2015-10-02 | 2017-06-13 | Vat控股公司 | 具有搅拌摩擦焊连接的用于真空密封的闭合元件 |
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2014
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Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104607795A (zh) * | 2014-12-17 | 2015-05-13 | 昆山斯格威电子科技有限公司 | 机器人搅拌摩擦焊接系统及其力位并环混合控制方法 |
| CN104607795B (zh) * | 2014-12-17 | 2016-09-14 | 昆山斯格威电子科技有限公司 | 机器人搅拌摩擦焊接系统及其力位并环混合控制方法 |
| CN106838458A (zh) * | 2015-10-02 | 2017-06-13 | Vat控股公司 | 具有搅拌摩擦焊连接的用于真空密封的闭合元件 |
| TWI701404B (zh) * | 2015-10-02 | 2020-08-11 | 瑞士商Ｖａｔ控股股份有限公司 | 用於具有摩擦攪拌焊接接頭之真空密封的封塞元件 |
| CN106838458B (zh) * | 2015-10-02 | 2020-12-08 | Vat控股公司 | 闭合元件、真空阀以及用于生产闭合元件的方法 |
| US10876637B2 (en) | 2015-10-02 | 2020-12-29 | Vat Holding Ag | Closure element for a vacuum seal having a friction stir welding connection |
| CN105137764A (zh) * | 2015-10-15 | 2015-12-09 | 清华大学 | 一种具有快速响应及鲁棒性能的并联机器人运动控制方法 |
| CN105137764B (zh) * | 2015-10-15 | 2017-10-03 | 清华大学 | 一种具有快速响应及鲁棒性能的并联机器人运动控制方法 |
| CN105855692A (zh) * | 2016-06-20 | 2016-08-17 | 江苏通宇钢管集团有限公司 | 基于扭矩和振动反馈的钢管搅拌摩擦焊具及焊接方法 |
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