焊接机器人机械手

自动焊接机械手设计

1 绪论

1.1 技术概述

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、

自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.2 现状及国内外发展趋势

国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

(1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断

自动焊接机械手设计

1 绪论

1.1 技术概述

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、

自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.2 现状及国内外发展趋势

国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

(1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断

江苏城市职业学院

毕业设计（论文）

（ 13 届）

设计（论文）题目 焊接机械手设计 办 学 点 （系） 电气工程系 专班学学起地指

导

教生讫

姓日

业 机电一体化 级 10普专机电 号 100406350234 名 Xx 期 2012.12.3~2013.3.1 点 Xxx 师 Xxx 职称 讲师

2013年 3 月 1 日 xxx学院教务处制

摘 要

本次设计是焊接机械手设计，在设计过程中，要求我们运用机电的知识完成，其设计的内容主要包括，机械手中大臂的设计，电气系统设计等内容。

此次设计的焊接机械手实际是五自由度的关节机器人。采用步进电机驱动、微机控制，结构紧凑，工作范围大，动作灵活，不仅用于弧焊作业，还可用于搬运和装配作业。

弧焊机器人在通用

沈阳理工大学机械制造系

目 录

摘 要 ............................................... 1 前 言 ................................................. 3 第1章 焊接机械手的总体方案设计 ...................... 4

1.1 概述 ................................................ 4 1.2 基本技术参数设计 ..................................... 5 1.3 焊接机器人的主要组成 ................................. 5

第2章 焊接机器人底座的设计 ......................... 7

2.1 底座的工作方式 ....................................... 7 2.2 底座的电动机的选择 ................................... 7 2.3 底座上谐波齿轮传动的设计 ............................

自动焊接机械手设计

1 绪论

1.1 技术概述

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，

是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.2 现状及国内外发展趋势

国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

(1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断

自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.2 现状及国内外发展趋势

国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

(1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降

自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.2 现状及国内外发展趋势

国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

(1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降

自动焊接机械手设计 1 绪论 1.1 技术概述

工业机器人由操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。

机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，是当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。

机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动，而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置，既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力，又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说它也是机器的进化过程产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.2 现状及国内外发展趋势

国外机器人领域发展近几年有如下几个趋势：

(1)工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从91年的10．3万美元降

自动化 焊接机器人 welding robot

焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的 工业机器人。工业机器人是一种多用途的、可 重复编程的自动控制操作机(Manipulator), 具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化 领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个 轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装 不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在 工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪 的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。

优点

1)稳定和提高焊接质量； 2)提高劳动生产率； 3)改善工人劳动强度，可在有害环境下 工作； 4)降低了对工人操作技术的要求； 5)缩短了产品改型换代的准备周期，减 少相应的设备投资

实现自动化是焊接机器人的前进方向

机器人在焊接和切割应用中不断增加意味着对技术力量 需求的不断增加。显然，实现自动化是前进的方向，印 度的Finearc公司已经做出了这样的决策。 十年前，有人预测，印度工业将由于劳动力不足而会 朝机器人自动化系统方向发展，这种预测曾一度引起人 们的怀疑。但如今，专业焊接应用领域的市场领先 者——总部位于印度Pune的Finearc Systems公司，正 开始用机器人制造范围更广阔的焊接系统

一、创建模型

（1）启动ADAMS/View，在模型名称输入welding_robot，将单位设置成MMKS（Millimeter Kilogram Second (MMKS)毫米-公斤-秒）。

（2）设置工作工作环境。单击菜单【Setting】→【Working Grid】，在工作栅格对话框中，将工作栅格X和Y尺寸设置为1000mm，间距设置为25mm，将方向（

)设置为Global XZ，单击OK,单击

设置为25。

按钮，调整视图方

向，单击键盘上的F4键。打开坐标窗口，单击【Setting】→【Icons】，在图标设

置对话框中，将（3）创建底座构件。

①打开建模工具栏，单击拉伸按钮

，将选项设置成New Part、Profile设置

成point、勾选closed、path设置成backward、length设置成100，然后在图形区依次选择（-200,-200,0)、（200，-200,0）、（200,200,0）和4个位置，在选择完第四个点时，单击右键可创建一个拉伸体。在底座上单击右键，在弹出的菜单【Part:PART_2】→【Rename】,在弹出的修改名称对话框中输入base。

如图1（a)所示。

②在工具栏按钮中单击打孔按钮

，将半径设置