焊接机器人离线编程研究（横焊位置）开题报告

全文总字数：3361字

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着中国制造2025以及工业4.0的逐步发展，我国对于工业机器人的应用在不断增加，其中，焊接机器人在现代化生产中发挥了越来越重要的作用。传统的刚性自动化焊接在加工任务更换时需要大量调整工作，而且加工质量也很难保证，主要面向大中型大批量焊接产品生产，而焊接机器人突破了这种局限性，无需更改硬件和大量调整，通过编程可以实现灵活的自动化生产，即所谓的“柔性生产”^[1]。

从60年代出现到现在，焊接机器人的发展一共经历了三个阶段，包括示教编程机器人，离线编程机器人和自主编程机器人^[2]。目前，国内外广泛应用了示教编程，示教编程是指工人手动驱动机器人焊接工具依次到达所需的位置和姿势，把每个位姿及相关参数记录和存储下来，然后焊接机器人将示教的位姿再现，实现焊接^[3,4]。这种编程方法编程效率低，对操作人员的技术和经验要求高，机器人需要停产，且编程环境差，易造成危险。而离线编程不需要机器人在场，可以在计算机虚拟环境中完成编程，减少了占用机器人的时间，提高了编程和工作的效率，同时也可以远离危险的环境^[5,6]。

离线编程技术的研究始于上个世纪70年代，但是近些年来国内才逐渐开始重视。国际上各个机器人公司都开发了自己的离线编程与仿真软件，例如abb公司的robotstudio，fanuc的roboguide，motoman的motosim eg等等，这些软件对自家品牌机器人的适用性很好。市场上也出现了一些第三方的离线编程软件，例如robotworks和robotmaster，这些软件可以适配主流的机器人。近些年来，也出现了国产离线编程软件，例如robotart，操作简单，容易上手^[7]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 基本内容

离线编程：利用SolidWorks的建模功能和MotoSimEG－VRC软件的路径规划功能进行模型建立和横焊位置摆动焊接的离线编程；

实际焊接：设计制作横焊夹具，并安装调试，在焊接机器人场景中固定横焊试板，导入程序后进行校准，实现横焊的多层多道焊接。

2.2 研究目标

1、完成焊接机器人及环境的空间模型建立；

2、完成焊枪横焊位置轨迹设计及离线编程；

3、完成夹具设计制作，进行实际焊接。

2.3 技术方案

1、利用安川机器人专用离线编程软件MotoSimEG－VRC创建机器人和控制器，机器人为安川 YASKAWA－MA1440六轴机器人，控制器为DX200，利用软件中的CadTree创建工作台，通过SolidWorks创建V型坡口试样并导入到离线编程软件中。

2、根据板厚设计多层多道焊具体方案，包括焊接的层数、道数，焊接电流，焊接速度，摆动焊接的摆宽等参数。焊缝界面图如图1，焊接参数预设如表1。

图1 焊缝截面图

表1 预设焊接规范

Step1 将机器人移动到等待位置，并确定横焊姿势；

Step2 将焊枪移至焊缝起点，也就是引弧点；

Step3 确定焊缝终点；

Step4 将机器人移至不干涉工件的位置；

Step5 返回等待位置，进行下一道焊缝的焊接；

剩余的焊缝可根据第一道焊缝生成的程序进行修改，进而完成剩下所有的焊缝。

4、设计制作横焊夹具，并安装调试，在焊接机器人场景中固定横焊试板，导入程序后进行空间模型的校准，调试完成后进行摆动焊接，实现横焊的多层多道焊接。

3. 研究计划与安排

第1－3周：查阅相关文献资料，完成英文翻译。明确研究内容，了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案，并完成开题报告。

第4－9周：按照设计方案，建立机器人空间模型，搭建环境，轨迹规划，模拟仿真，设计夹具。

第10－11周：制作夹具，并安装调试，在焊接机器人场景中固定横焊试板，校准空间模型，调试机器人横焊位置摆动焊接。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] zhang wenming, dong zhihai, liuzhanqi. present situation and development trend of welding robot [j]. chinesejournal of catalysis, 2017,123(2): 933–936.

[2]陈善本. 智能化机器人焊接技术研究进展[j]. 机器人技术与应用, 2007 (3): 8-11.

[3] li yang, lei hong, baojian ji.a robot off-line programming system for welding intersecting pipe [j]. journal ofphysics, 2019,1311(1):1-7.