汽車制造中焊接機器人的控制系統(tǒng)

王強

摘 要隨著技術(shù)的突破，科技的發(fā)展，焊接機器人技術(shù)已經(jīng)得到了質(zhì)的發(fā)展，由于其自身的高效、高質(zhì)、穩(wěn)定等特質(zhì)，現(xiàn)階段焊接機器人已經(jīng)在汽車制造領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。而焊接機器人的焊接比率也成為判斷汽車制造是否高質(zhì)的重要參考依據(jù)，在焊接機器人的推廣應(yīng)用中，其與汽車行業(yè)有了深度的接觸，為了讓焊接機器人技術(shù)得到進一步突破，促進汽車行業(yè)的進一步發(fā)展，我們就需要對現(xiàn)有的焊接機器人的核心模塊進行研究。筆者根據(jù)相關(guān)文獻，以焊接機器人的發(fā)展歷程為切入點，對其控制系統(tǒng)進行研究分析。

【關(guān)鍵詞】汽車制造 焊接機器人 控制系統(tǒng)

如何實現(xiàn)智能化，讓機械操作取代人工勞動成為了汽車制造行業(yè)的發(fā)展方向，在汽車制造行業(yè)的發(fā)展中，離不開高新技術(shù)的支持，焊接機器人的應(yīng)用在其發(fā)展中起到了舉重若輕的作用。在汽車制造中，必然會將機器人技術(shù)納入到發(fā)展的維度內(nèi)，會利用機器人技術(shù)來刺激汽車制造行業(yè)的進一步發(fā)展，來進行行業(yè)水平進一步提升。焊接機器人的應(yīng)用不僅僅極大的解放了人力，提高了汽車制造的自動化和機械化水平，提高了施工制造的精確性，還為汽車制造走向智能控制和無人化生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

1 焊接機器人的發(fā)展

1.1 焊接機器人的發(fā)展歷程

從上世紀中期Unimate機器人研發(fā)以來，機器人技術(shù)被廣泛的應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，而從1959年至今，在焊接機器人的發(fā)展歷程中有著較為明顯的分層。初始階段為示教再現(xiàn)型，這一類型的機器人技術(shù)水平的局限性較大，雖然不需要環(huán)境模型，但是也無法對信息進行集成和反饋，無法適應(yīng)現(xiàn)代化生產(chǎn)。第二階段為離線編程型，這一階段，機器人能夠?qū)π畔⑦M行簡單的接受和處理，并且能夠建立環(huán)境模型，進行給定任務(wù)的完成。而第三階段，也就是當前階段，機器人既能夠?qū)π畔⑦M行集成、處理、分析和反饋，還能夠通過既定條件對環(huán)境信息進行分析并自行編程，這一階段焊接機器人的信息處理水平更高，也能夠完成更為復(fù)雜的指令。

1.2 焊接機器人的發(fā)展方向

隨著汽車制造行業(yè)的發(fā)展，焊接機器人在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用也越來越深入。對于汽車制造行業(yè)來說，必然會讓機械操作取代人工勞動，向著更加智能化、現(xiàn)代化、機械化的方向發(fā)展。正因為如此，焊接機器人的研究方向必然會朝著專用化、智能化的方向發(fā)展。焊接機器人利用電子技術(shù)、信息技術(shù)等高科技技術(shù)來推動自身技術(shù)的突破，并通過自身技術(shù)的突破來讓汽車制造行業(yè)利用機械來代替手工，通過焊接機器人對勞動時間進行壓縮，對生產(chǎn)效率進行提高，對勞動力進行解放，實現(xiàn)行業(yè)的自動化和機械化，為智能控制打下基礎(chǔ)，為無人化提供支持。因此，焊接機器人今后的發(fā)展方向也必然會向全數(shù)字化、高智能化、高度集成化的方向靠攏。

2 汽車制造中焊接機器人控制系統(tǒng)的研究

2.1 汽車制造中焊接機器人控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)級優(yōu)化

傳感器、控制系統(tǒng)以及執(zhí)行裝置共同構(gòu)成了焊接機器人的核心技術(shù)部分。其中傳感器的作用日益重要，焊接機器人系統(tǒng)中的激光傳感器和力傳感器等都是相對于早期機器人較為先進的技術(shù)，這些傳感器的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)焊縫跟蹤和自動定位等，大大提高了焊接機器人的工作性能和對工作環(huán)境的適應(yīng)性。為進一步提高焊接機器人的智能化和適應(yīng)性，控制系統(tǒng)中還應(yīng)用了很多其他技術(shù)。目前的技術(shù)水平還不能達到完全的自主焊接的程度，因此，為了讓控制系統(tǒng)得到進一步的優(yōu)化，就需要采用遙控焊接技術(shù)。通過遙控焊接，可以使人在離開現(xiàn)場的安全環(huán)境中對焊接設(shè)備和焊接過程進行遠程監(jiān)視和控制，從而完成整套的焊接工作。通過這種技術(shù)的優(yōu)化來提高焊接機器人的控制技術(shù)，提高其適用范圍。

2.2 焊接機器人的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與優(yōu)化

PLC、計算機以及控制器共同組成了焊接機器人的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)不僅僅是對焊接機器人的行為模式和動作進行控制，還會對機器人本身的輸入和輸出進行控制。通過計算機控制來對其進行工作程序的制定，并且根據(jù)示教盒信息來進行運動指令的生成，并且將指令反饋給伺服驅(qū)動，并且通過伺服程序來將運動指令進行處理。并通過電機、內(nèi)置PLC來進行焊接機器人作業(yè)控制，控制器作業(yè)時的輸出與輸入，同時來進行環(huán)境的模擬，通過模擬建模來控制周邊裝置。內(nèi)置PLC能夠完成小范圍的自動控制，內(nèi)部控制系統(tǒng)對其他裝置進行集成管控，完成對數(shù)據(jù)的搜集和分析處理，對運行環(huán)境的檢測和監(jiān)控，通過傳感裝置來對作業(yè)環(huán)境進行全面的管控。查看焊接機器人在進行汽車制造時是否異常，是否到位。為了對焊接機器人的控制系統(tǒng)進行優(yōu)化，提高其使用性能，可以在焊接機器人控制系統(tǒng)中，提高內(nèi)置PLC技術(shù)的使用，對PLC技術(shù)進行加強。

2.3 焊接機器人的軟件控制系統(tǒng)與優(yōu)化

目前，在汽車制造行業(yè)當中，KSS、PC系統(tǒng)以及OPC SERVER構(gòu)成了焊接機器人的軟件系統(tǒng)。通過軟件系統(tǒng)來對機器人進行內(nèi)部控制。軟件控制系統(tǒng)的功能板快包括人機界面、I/O模塊操作，數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，長安裝置；電機驅(qū)動操作以及串行通訊等。在焊接機器人的軟件控制系統(tǒng)當中，KSS主要是對焊接機器人的速度、數(shù)據(jù)和電流進行控制，其中KSS通過TCP/IP來與PC Windows通訊。為了能夠?qū)浖到y(tǒng)優(yōu)化，就需要對系統(tǒng)控制環(huán)的調(diào)整，控制器 PID 的參數(shù)整定。

3 結(jié)語

隨著汽車制造行業(yè)發(fā)展，目前焊接機器人技術(shù)也已經(jīng)有了較大的突破，而且由于其自身的突出優(yōu)勢，讓其在行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用越來越深入。為了進一步的促進焊接機器人技術(shù)的突破，促進汽車制造行業(yè)的發(fā)展，我們必須要對焊接機器人的控制系統(tǒng)進行分析研究，通過這種理論研究來掌握各模板之間的連接形式和開發(fā)工具，在理論中促進實踐的發(fā)展，進行技術(shù)的優(yōu)化。

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作者單位

山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西省太原市 030009