一、機(jī)器人的定義和基本組成

　　由于研究的側(cè)重點(diǎn)不同，對(duì)于機(jī)器人的定義，國際上目前尚未有明確的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。綜合各種定義，可將機(jī)器人理解為：機(jī)器人是一種在計(jì)算機(jī)控制下的可編程的自動(dòng)機(jī)器，根據(jù)所處的環(huán)境和作業(yè)需要，它具有至少一項(xiàng)或多項(xiàng)擬人功能，另外還可能程度不同地具有某些環(huán)境感知能力(如視覺、力覺、觸覺、接近覺等)，以及語言功能乃至邏輯思維、判斷決策功能等，從而使它能在要求的環(huán)境中代替人進(jìn)行作業(yè)。

　　機(jī)器人一般由以下部分組成：

　　1. 機(jī)械本體

　　機(jī)器人的機(jī)械本體機(jī)構(gòu)基本上分為兩大類：一類是操作本體機(jī)構(gòu)，它類似人的手臂和手腕，配上各種手爪與末端操作器后可進(jìn)行各種抓取動(dòng)作和操作作業(yè)，工業(yè)機(jī)器人主要采用這種結(jié)構(gòu)。另一類為移動(dòng)型本體結(jié)構(gòu)，主要目的是實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能，主要有輪式、履帶式、足腿式結(jié)構(gòu)以及蛇行、蠕動(dòng)、變形運(yùn)動(dòng)等機(jī)構(gòu)。壁面爬行、水下推動(dòng)等機(jī)構(gòu)也可歸于這一類。

　　2.驅(qū)動(dòng)伺服單元

　　機(jī)器人本體機(jī)械結(jié)構(gòu)的動(dòng)作是依靠關(guān)節(jié)機(jī)器人的關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)，而大多數(shù)機(jī)器人是基于閉環(huán)控制原理進(jìn)行的。伺服控制器的作用是使驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)關(guān)節(jié)并帶動(dòng)負(fù)載超減少偏差的方向動(dòng)作。已被廣泛應(yīng)用的驅(qū)動(dòng)方式有，液壓伺服驅(qū)動(dòng)、電機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)，近年來氣動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)也有一定進(jìn)展。

　　3.計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)

　　各關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)的指令值由主計(jì)算機(jī)計(jì)算后，在各采樣周期給出。主計(jì)算機(jī)根據(jù)示教點(diǎn)參考坐標(biāo)的空間位置、方位及速度，通過運(yùn)動(dòng)學(xué)逆運(yùn)算把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)殛P(guān)節(jié)的指令值。

　　通常的機(jī)器人采用主計(jì)算機(jī)與關(guān)節(jié)驅(qū)動(dòng)伺服計(jì)算機(jī)兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制，有時(shí)為了實(shí)現(xiàn)智能控制，還需對(duì)包括視覺等各種傳感器信號(hào)進(jìn)行采集、處理并進(jìn)行模式識(shí)別、問題求解、任務(wù)規(guī)劃、判斷決策等，這時(shí)空間的示教點(diǎn)將由另一臺(tái)計(jì)算機(jī)上級(jí)計(jì)算機(jī)根據(jù)傳感信號(hào)產(chǎn)生，形成三級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。

　　4.傳感系統(tǒng)

　　為了是機(jī)器人正常工作，必須與周圍環(huán)境保持密切聯(lián)系，除了關(guān)節(jié)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的位置傳感器(稱作內(nèi)部傳感器)外，還要配備視覺、力覺、觸覺、接近覺等多種類型的傳感器(稱作外部傳感器)以及傳感信號(hào)的采集處理系統(tǒng)

　　5. 輸入/輸出系統(tǒng)接口

　　為了與周邊系統(tǒng)及相應(yīng)操作進(jìn)行聯(lián)系與應(yīng)答，還應(yīng)有各種通訊接口和人機(jī)通信裝置。工業(yè)機(jī)器人提供一內(nèi)部PLC，它可以與外部設(shè)備相聯(lián)，完成與外部設(shè)備間的邏輯與時(shí)實(shí)控制。一般還有一個(gè)以上的串行通訊接口，以完成磁盤數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、遠(yuǎn)程控制及離線編程、雙機(jī)器人協(xié)調(diào)等工作。一些新型機(jī)器人還包括語音合成和識(shí)別技術(shù)以及多媒體系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。

　　二、弧焊機(jī)器人的選購應(yīng)用

　　首先，為了滿足機(jī)器人工作空間內(nèi)任一位姿可達(dá)，要有5個(gè)自由度，但為了避障，一般應(yīng)有6個(gè)自由度。對(duì)于焊接機(jī)器人，焊槍送絲機(jī)的重量一般都不大，為5Kg至6Kg。由于機(jī)器人的空間機(jī)構(gòu)構(gòu)形不同，即使同樣負(fù)載，連桿尺寸相近的機(jī)器人其空間運(yùn)動(dòng)范圍也是相差很大的，一般說，平行四邊形結(jié)構(gòu)的機(jī)器人空間運(yùn)動(dòng)范圍小于關(guān)節(jié)型機(jī)器人。所以，吊裝或壁裝機(jī)器人一般用關(guān)節(jié)型機(jī)器人。點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)精度一般為+/-0.1mm或+/-0.05mm，最大運(yùn)動(dòng)速度為1m/s至1.5m/s;在價(jià)格相近的情況下，盡量選擇精度高，運(yùn)動(dòng)速度大的產(chǎn)品，因?yàn)橐陨现笜?biāo)反映了機(jī)器人的全面素質(zhì)，同時(shí)也與機(jī)器人性能衰減有關(guān)。

　　關(guān)于I/O功能，一般機(jī)器人的I/O接口除了可被主程序(JOB)尋址操作外，還可以進(jìn)行內(nèi)部PLC式編程;對(duì)于內(nèi)部PLC的要求，主要是性能可靠，因?yàn)槭軕?yīng)用限制，它比一般的通用PLC功能要差一些，一般只具備最基本的邏輯和時(shí)序功能，故對(duì)性能要求不能太高。運(yùn)動(dòng)插補(bǔ)功能一般要求具有關(guān)節(jié)，直線，圓弧等功能就可以了。現(xiàn)在的機(jī)器人一般都有比較完善的自診斷和安全防護(hù)功能;一般機(jī)器人的平均無故障時(shí) 間大約為20000小時(shí)以上——即按一天兩班工作制(16小時(shí)/天)，五年內(nèi)不會(huì)發(fā)生故障。對(duì)于弧焊機(jī)器人，為了完成模仿人焊接的動(dòng)作而得到高質(zhì)量的焊縫，還要求有擺動(dòng)功能，有了這種功能，機(jī)器人也就具備了以電弧作傳感器進(jìn)行焊縫跟蹤的條件。對(duì)于第二代弧焊機(jī)器人，除了有示教再現(xiàn)功能外，還應(yīng)具有一定的對(duì)周圍環(huán)境的適應(yīng)能力，比如焊接開始點(diǎn)檢測和焊縫跟蹤功能。對(duì)于焊縫跟蹤功能，目前已經(jīng)發(fā)展了如機(jī)械接觸式、電磁感應(yīng)式、電弧感應(yīng)式、光電感應(yīng)式和視覺傳感器等。關(guān)于弧焊機(jī)器人的輔助設(shè)備如焊機(jī)，送絲機(jī)，焊槍及焊槍清理裝置，水冷裝置等要求有比較高的可靠性。機(jī)器人焊槍是一個(gè)非常重要的部件，應(yīng)當(dāng)特制。對(duì)于工程機(jī)械或大型設(shè)備制造和汽車工業(yè)的焊接，有條件的廠家應(yīng)盡量選擇好一些的焊槍和焊槍清理設(shè)備，一定會(huì)從中受益的。

　　三、點(diǎn)焊機(jī)器人的選購應(yīng)用

　　點(diǎn)焊機(jī)器人對(duì)于運(yùn)動(dòng)的要求一般不象弧焊機(jī)器人那么嚴(yán)格(理論上甚至只要求點(diǎn)到點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)功能)，點(diǎn)到點(diǎn)重復(fù)定位精度為+/-0.5mm以下就可以了，對(duì)軌跡的重復(fù)定位精度要求也不太嚴(yán)格，只要運(yùn)動(dòng)范圍滿足生產(chǎn)要求就可以了;對(duì)機(jī)器人的要求是力量大，結(jié)構(gòu)剛性好，結(jié)實(shí)可靠，點(diǎn)焊機(jī)器人的主要選擇指標(biāo)在點(diǎn)焊設(shè)備。焊鉗和電源是點(diǎn)焊機(jī)器人附助設(shè)備中最重要的設(shè)備，電源的效率直接決定機(jī)器人負(fù)載的大小和水流量的多少，并且由于點(diǎn)焊設(shè)備耗能極大，所以提高電源效率對(duì)節(jié)能具有重大點(diǎn)意義，一體化焊鉗主要就看它的電源變壓器質(zhì)量。當(dāng)車間里點(diǎn)焊機(jī)很多時(shí)，耗電量極大，如果光靠提高車間供電變壓器的容量，勢必造成資源和金錢的浪費(fèi)，而且當(dāng)多臺(tái)焊機(jī)同時(shí)工作時(shí)，容易造成電網(wǎng)負(fù)載陡增，電網(wǎng)電壓陡降的情況，因此，應(yīng)設(shè)置焊接群控系統(tǒng)，對(duì)多臺(tái)焊機(jī)進(jìn)行群控，實(shí)現(xiàn)焊接電流的分時(shí)交錯(cuò)，穩(wěn)定電網(wǎng)電壓，保證焊點(diǎn)的質(zhì)量。焊鉗的選擇主要看形狀是否能適應(yīng)工作要求，再有就是要看水、氣路和接頭是否設(shè)計(jì)合理，是否易發(fā)生漏氣、漏水事故。電纜的選擇也很重要，要求選用無感電纜。對(duì)于一體化焊鉗，由于將電網(wǎng)動(dòng)力電直接接到焊接變壓器上，如果將電源線隨意放置，那么由于機(jī)器人的不斷運(yùn)動(dòng)，會(huì)與電源線發(fā)生磨擦，如果導(dǎo)線裸露，后果不堪設(shè)想，因此，一要選擇耐磨電纜，二要把電纜隨機(jī)器人固定好或干脆用耐磨軟管套在電纜外邊。有的機(jī)器人生產(chǎn)廠家的產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)考慮的很周到，可以將水、電、氣等管線穿過機(jī)器人本體內(nèi)部或能很方便地固定于機(jī)器人本體上，這樣就避免了出現(xiàn)以上后果的可能。壓縮空氣和水的供應(yīng)質(zhì)量也很重要，必須先經(jīng)過過濾，去除水中的雜質(zhì)和空氣中的塵埃顆粒，否則時(shí)間久了會(huì)發(fā)生堵塞或腐蝕，造成水壓、氣壓不足，影響產(chǎn)品的質(zhì)量和焊鉗的壽命。