焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用

焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用
发布时间：2022-09-26T06:36:07.209Z 来源：《建筑创作》2022年第5期作者：门帅1 李响2
[导读] 焊接机器人系统己广泛应用在汽车制造业，首先推广应用的汽车零部件的生产，尤其在汽车底盘焊接生产中。

门帅1 李响2
1.哈尔滨晶展科技有限责任公司黑龙江省哈尔滨市 150023
2.沈阳远大铝业工程有限公司辽宁省沈阳市 110027
摘要：焊接机器人系统己广泛应用在汽车制造业，首先推广应用的汽车零部件的生产，尤其在汽车底盘焊接生产中。

本文首先分析了多机器人的构造特点，并且合理分析了这种系统在应用中存在的问题以芡提出了可行性解决方案，对多机器人系统进行了设计改善。

关键词：焊接机器人；汽车底盘；应用
引言
工业机器人在早期就已经被人们应用在金属切削行业、汽车制造业等领域中。

当汽车工业不断发展至今取得了一定程度的发展模式之后，单个的机器人已无法满足汽车焊接的需要，与此同时对单个机器人的开发所付出的成本远远高于多个机器人的开发，因此在汽车焊接过程中应用多机器人系统，既经济又实用。

1、机器人的体系
1.1、工业机器人的构造及分类
机器人是一种能灵活完成特定操作的多种功能机器，一般由控制系统，驱动系统，执行装置，检测系统等四个部分组成。

工业机器人是机器人家族中最重要的成员，具有自动控制、多功能、多自由度、可重复编程的特点，主要由机械手臂、控制装置、机座、能源装置和驱动装置等几部分构成。

在汽车制造中使用机器人代替人工作业，可降低人工作业的难度，实现生产全自动化、重复精度高、有利于品质向上，保持品质精度的稳定性，并可通过编写多种程式对应多种车型，实现柔性化生产。

汽车工业中常用的机器人主要有焊接机器人、机器加工机器人、装配机器人、喷漆机器人、检查、测量机器人、移动式搬运机器人等。

常用的焊接机器人主要有弧焊机器人和点焊机器人两种，是实际应用中，有单台操作的焊接机器，也有两台以上的组合操作的机器人焊接系统。

1.2、工业机器人的构造
机器人顾名思义是能够代替人类灵活完成危险生产或者重复工作的机器，在一般情况下包含：检测系统、执行装置、驱动系统、控制系统四部分。

在机器人中包括工业机器人，同时工业机器人是作为最主要的成员，拥有可重复编程、多自由度、多功能、自动控制等特点，具体是由驱动装置、能源装置、机座、控制装置、机械手臂等部分组成。

汽车在焊接的过程中应用机器人替代人工进行作业，能够充分的降低人工作业的难度，能够达到重复精准度高、生产自动化的目的，还能够利用对固定车型的程式编写，进行柔性化的生产。

2、发展现状
在近十年的汽车行业里，国内的汽车品牌历经艰难的起步阶段，已逐渐发展壮大，像吉利汽车、长城汽车、奇瑞汽车等已成为国内中、低档汽车品牌的主流，不仅在国内销售量逐渐看好，在国外发展中国家的汽车市场也占据一定席位。

随着各品牌汽车销量成曲线增长趋势，相对的汽车生产线也需要配备更先进的技术及其生产设备，以满足高品质、高效率的生产需要。

德国的大众汽车、日本的丰田汽车、韩国的现代汽车等世界知名品牌的汽车生产制造商，由于起步较早，经济、技术实力雄厚，积累的原始资金较早地投入到汽车的生产和研发当中，焊接机器人已经成熟的运用到汽车生产线中，在批量化的生产中，为企业带来了可观的经济利益，节约了一定的生产成本。

以德国大众的现代化汽车工厂为例，在汽车底盘的生产线上，76%的装配、焊接作业都由机器人来完成。

3、关于多机器人系统在工汽车业上的应用技术
3.1、工业机器人存在的问题
从各国的发展现状可以看出，现阶段工业机器人主要存在标准繁多，不利于各厂家的设备之间搭接和通讯；机械故障较少，电气控制设备故障率较高；多台机器人的工作碰撞问题；机器人的自我保护机制缺乏的问题。

为避免少走弯路和减少不必要的社会资源的巨大浪费，我国工业机器人的发展需要统一机器人内部控制系统的语言和基本操作模块并提供互相通信的接口，广泛开展工业机器人合理布局的研究，并开展人与机器人之间和谐工作关系的研究，提高机器人的自我保护能力，这将推动我国工业机器人的稳健发展。

由于多机器人系统能解决实际中单机器人操作中存在的问题，多机器人技术得到越来越多的关注。

多台机器人的工作碰撞问题既有设备布局工艺的问题，也有多台机器人之间缺乏通信的原因，但主要的还是其运动规划控制结构的制定。

3.2、多机器人同时工作时防碰问题
目前，机器人的运动控制还只是在二维层面，但是，实际工作中，机器人要面对的处境往往处于动态之中，而且是非结构的，因此，这种情况下机器人之间的碰撞就不可避免了。

机器人的运动控制系统大多是包容式的，即其整体结构包含很多个小结构部分，每个部分控制不同的行为目标，不同行为信息通过传输汇合到一起，机器人才会做出动作，但有时各个局部情况不一样，又是一个部分出错，最终信息就会有偏差，也会让机器人动作变慢，所以如果工作环境改变了，就需要重新建模，当机器人观察到目标之后，首先任务是避开障碍物向目标行进，如果周围没有其他机器人，则首要任务是直接向目标点进行。

4、汽车底盘焊接生产线分析
4.1、产品特点
汽车底盘车架和后桥均为结构复杂的部件总成，必须要求汽车制造企业的研究部门以高度专业化的精神来设计研发，来确保焊接时接头和焊缝的尺寸精度符合工艺要求。

但零部件间的焊缝多为搭接接头和角接接头，具有施焊难度大的特点，因此焊接质量的好坏直接影响整车质量的评定指标，对其行驶的稳定性和安全性有极为重要的影响。

4.2、底盘焊接生产线
根据各部件总成的工艺分析，可对相应的部件总成生产线上的焊接机器人系统配备iWeld5程序软件作为系统的大脑，使双、四工位机
器人系统进行网络互联的升级，对每台机器人和周边装置的运行状态以及焊接数据进行实时在线监控，通过信息化升级，可满足技术部门对焊接设备的数据采集要求，便于焊接设备实现集中管理，有助于提高每道工序的工艺一致性，通过数据分析提高设备利用率。

5、汽车焊接上对多机器人系统的应用
在汽车焊接时，机器人在对接时主要靠智能感应，通过信息传感器的作用对每一步操作都可以跟踪控制每个细节操作，可以确保制造工艺的完整性，使焊接工作有序进行，在机器人焊接设备设计过程中，必须满足生产需要，生产的产品质量要求必须过关。

其一，在机器人的焊接系统结构中，体现的主要优势是具有性能稳定的特点，可以大大提高焊接效率，减少人工操作量，提高工人生产环境。

机器人工作点的主要构成部分是机器人的主体系统和其他工作设备，机器人又由主体和控制器，焊接系统等组成的，具有外接端口，可以很好的与其他设备通信。

其二，在机器人焊接时工具的设计，需要有定位和夹紧系统，而且要精确定位焊接部位，焊接时要体现出标准化，模板化的特点，在数字显示屏上要有实时的数字显示，以便出错时及时对参数作出修改，提高精确度，防止无意破坏。

其三，对焊接系统中工艺参数的选择，在焊接时的气流控制用到的就是参数，调整气体流量，气压，电压，电流等，生产的工艺就会有所不同，所以必须选择好参数提高工艺效果，改善性能。

结束语
根据以上的论述，对机器人的应用可以代替人们从事重复劳动或者危险劳动。

在我国社会经济不断发展的过程中，汽车行业将高度柔性化放在了首位，为了能够与柔性生产相适应，对多机器人的利用，可以满足其需求进行多种产品和零件的焊接，以此来满足不断增加的小批量、多品种零件的不同要求。

参考文献：
[1] 李涛,郝亮,吴犇,廉杰,宁亮亮,王艳,金月.焊接机器人系统在汽车底盘焊接中的应用[J].纳税,2017(20):193.
[2] 杨永辉.多机器人系统在汽车焊接中的应用探讨[J].山东工业技术,2015(10):13.
[3] 赵晓巍,袁庆.多机器人系统在汽车焊接中的应用研究[J].中国高新技术企业,2014(09):40-41.。