焊接机器人的运动控制系统概述

　　作为焊接机器人的用户，为正确选择、合理使用并做到能常规维护焊接机器人，必须对焊接机器人的运动控制系统有一定层次的了解。

　　焊接机器人是装上了焊钳或各种焊枪的工业机器人。工业机器人的运动控制系统涉及数学、自动控制理论等，内容很多。要在较短的篇幅中，全面而系统地介绍工业机器人的运动控制系统，实在是非工业机器人控制专业人员所能及的事情，因此，本章内容是从焊接机器人的用户角度出发，尽量以图代解、简明地阐述有关机器人运动控制系统(见图1)的一般性问题。 

　　1 焊接机器人运动轴的构成

　　1.1 焊接机器人运动轴的定义

　　点焊与弧焊两种机器人都是由典型6关节型(也称6轴)工业机器人装上焊钳或焊枪而构成，因此，讨论焊接机器人运动系统构成，亦即讨论典型6关节工业机器人的运动系统构成。顾名思义，典型6关节工业机器人有6个可活动的关节，每个关节的运动名称都有定义，在图2中，给出了典型6关节工业机器人各关节的编号与动作状态(编号后面的英文大写字母就是规定动作英文名称的第一个字母)，每个关节的运动都由一个伺服电(动)机驱动，每个电机都有各自的伺服控制系统。机器人最后“手”关节上所安装的工具中心点(TCP)(对点焊钳与电焊枪的TCP点，在相应的机器人结构中都作了规定)的运动轨迹是多个关节伺服系统协同动作的结果。而机器人运动控制系统( 器)的作用就是如何根据编程指令来指挥控制6个伺服电(动)机协同动作，以完成工具中心点所要求实现的运动轨迹。

　　图2 新开发的带内置回转摆动轴的FlexTorch机器人焊枪系统

　　1.2 焊接机器人的运动轴参数

　　焊接机器人的运动轴参数主要包括：各轴最大运动范围、最大速度、相关轴的容许转距、相关轴的容许惯性力矩等。一种典型的6关节型工业机器人的关节运动参数的量值见表。　 

　　可以看出：6关节型工业机器人的运动轴参数不仅涉及各轴本身，也最终决定整台工业机器人的性能。其中，最重要的性能指标是：重复定位精度和负载重量。

　　2 焊接机器人运动控制系统的组成

　　2.1 对机器人运动控制系统的一般要求

　　机器人控制系统是机器人的重要组成部分，主要用于对机器人运动的控制，以完成特定的工作任务，其基本功能如下：

　　2.1.1 记忆功能：存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。

　　2.1.2 示教功能：离线编程、在线示教、间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。