焊接电源具有良好的电气性能,能够使焊接机器人的功能得到更大发挥。近年来,弧焊逆变器的技术已趋于成熟,机器人专用弧焊逆变电源大多为单片机控制的晶体管式弧焊逆变器,并配以精细的波形控制和模糊控制技术,工作频率20—50khz,高可达200khz,焊接系统特性优良,适合于机器人自动化和智能化焊接。
焊接机器人是一个焊接机器人系统或工作站,通常包括焊接系统、机器人控制柜、机器人本体以及送丝单元等。在实际操作中,只有将变位机、焊接机器人以及弧焊电源等进行柔性化集成,才能发挥其作用。当给定多机器人系统某项任务时,首先面临的问题是如何组织多个机器人去完成任务,如何将总体任务分配给各个成员机器人,也就是机器人之间怎样进行有效地合作。目前,多机器人焊接的协调控制是一个目前的研究热点。
神经网络路径规划算法是模拟人的神经网络结构来规划路径的一种方法,是一种智能的路径规划算法。神经网络算法系统适应性、鲁棒性良好,它能够处理时变、多因素、非线性等复杂焊接过程的控制问题[4]。神经网络拥有非常好的自适应、自学能力,还有容错性好、信息存储量大,能够实现并行联想搜索解空间和完成自适应推理,提高系统的智能水平、知识处理能力及强壮性。因此,使用神经网络来规划路径是一种非常高效的方法,在机器人焊接路径规划中扮演着重要的作用。
焊接机器人在高质量、高效率的焊接生产中,发挥了极其重要的作用。工业机器人技术的研究、发展与应用,有力地推动了世界工业技术的进步。近年来,焊接机器人技术的研究与应用在焊缝跟踪、离线编程、路径规划、智能控制等方面取得了许多突出的成果。随着计算机技术、智能控制技术、人工智能理论以及工业生产系统的不断发展,焊接机器人技术领域还有很多等待我们去研究的问题,特别是焊接机器人的智能化路径规划技术(如:神经网络算法、遗传算法、蚁群算法等)将是未来研究的主要方向。
在机器人焊接方面,目前常用的弧焊技术是气体保护焊,这种方法主要包括融化极氩弧焊和富氩混合气体保护焊。其次是钨极气保护焊,等离子弧焊、切割以及机器人激光焊的数量有限,比例较低。国外发达国家的弧焊机器人已普遍采用高速、高效气体保护焊接工艺,如双丝气体保护焊、t.i.m.e焊、热丝tig焊、热丝等离子焊等先进的工艺方法,这些工艺方法不仅有效地保证了优良的焊接接头,还使焊接速度和熔敷效率提高数倍至几十倍。
机器人研究的跨学科性是很多研究者对其着迷的关键点。以机械手的仿真技术为例,在设计过程中使用机器人理论、cad和计算机图形设计等技术在计算机中以动画形式呈现出来,然后对机械手的操作臂控制、运动学正反解分析和实际运行中在环境中遇到的抗干扰和避让问题进行仿真模拟,通过这种方法可以很好地解决遇到的问题。
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