摘要：該文以最常用的關(guān)節(jié)型六自由度焊接機(jī)器人為例，概述了控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成，強(qiáng)調(diào)闡明焊接系統(tǒng)與焊接參量與通用關(guān)節(jié)型機(jī)器人的實(shí)用計(jì)算機(jī)接口，并對(duì)現(xiàn)代焊接機(jī)器人的人機(jī)界面做了綜合性的簡(jiǎn)介。
關(guān)鍵詞：關(guān)節(jié)型通用機(jī)器人；運(yùn)動(dòng)自由度；焊接系統(tǒng)接口；離線與在線編程；3D動(dòng)畫(huà)示教與編程

作為焊接機(jī)器人的用戶，為正確選擇、合理使用并做到能常規(guī)維護(hù)焊接機(jī)器人，必須對(duì)焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)有一定層次的了解。

焊接機(jī)器人是裝上了焊鉗或各種焊槍的工業(yè)機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)涉及數(shù)學(xué)、自動(dòng)控制理論等，內(nèi)容很多。要在較短的篇幅中，全面而系統(tǒng)地介紹工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)在是非工業(yè)機(jī)器人控制專業(yè)人員所能及的事情，因此，本章內(nèi)容是從焊接機(jī)器人的用戶角度出發(fā)，盡量以圖代解、簡(jiǎn)明地闡述有關(guān)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）的一般性問(wèn)題。

1 焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸的構(gòu)成

1.1 焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軸的定義

點(diǎn)焊與弧焊兩種機(jī)器人都是由典型6關(guān)節(jié)型（也稱6軸）工業(yè)機(jī)器人裝上焊鉗或焊槍而構(gòu)成，因此，討論焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成，亦即討論典型6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成。顧名思義，典型6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人有6個(gè)可活動(dòng)的關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)名稱都有定義，在圖2中，給出了典型6關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人各關(guān)節(jié)的編號(hào)與動(dòng)作狀態(tài)（編號(hào)后面的英文大寫(xiě)字母就是規(guī)定動(dòng)作英文名稱的第一個(gè)字母），每個(gè)關(guān)節(jié)的運(yùn)動(dòng)都由一個(gè)伺服電（動(dòng)）機(jī)驅(qū)動(dòng)，每個(gè)電機(jī)都有各自的伺服控制系統(tǒng)。機(jī)器人最后“手”關(guān)節(jié)上所安裝的工具中心點(diǎn)（TCP）（對(duì)點(diǎn)焊鉗與電焊槍的TCP點(diǎn)，在相應(yīng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)中都作了規(guī)定）的運(yùn)動(dòng)軌跡是多個(gè)關(guān)節(jié)伺服系統(tǒng)協(xié)同動(dòng)作的結(jié)果。而機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)（ 器）的作用就是如何根據(jù)編程指令來(lái)指揮控制6個(gè)伺服電（動(dòng)）機(jī)協(xié)同動(dòng)作，以完成工具中心點(diǎn)所要求實(shí)現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)軌跡。

圖2 新開(kāi)發(fā)的帶內(nèi)置回轉(zhuǎn)擺動(dòng)軸的FlexTorch機(jī)器人焊槍系統(tǒng)

1.2 焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)

焊接機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)主要包括：各軸最大運(yùn)動(dòng)范圍、最大速度、相關(guān)軸的容許轉(zhuǎn)距、相關(guān)軸的容許慣性力矩等。一種典型的6關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的量值見(jiàn)表。

可以看出：6關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軸參數(shù)不僅涉及各軸本身，也最終決定整臺(tái)工業(yè)機(jī)器人的性能。其中，最重要的性能指標(biāo)是：重復(fù)定位精度和負(fù)載重量。