1、點(diǎn)焊機(jī)器人的特點(diǎn)
由于采用了一體化焊鉗，焊接變壓器裝在焊鉗后面，所以點(diǎn)焊機(jī)器人的變壓器必須盡量小型化。對(duì)于容量較小的變壓器可以用50hz工頻交流，而對(duì)于容量較大的變壓器，工業(yè)上已經(jīng)開始采用逆變技術(shù)把50hz工頻交流變?yōu)?00～700hz交流，使變壓器的體積減少、減輕。變壓后可以直接用600～700hz交流電焊接，也可以再進(jìn)行二次整流，用直流電焊接，焊接參數(shù)由定時(shí)器調(diào)節(jié)。目前，新型定時(shí)器已經(jīng)微機(jī)化，因此機(jī)器人控制柜可以直接控制定時(shí)器，無需另配接口。點(diǎn)焊機(jī)器人的焊鉗，用電伺服點(diǎn)焊鉗，焊鉗的張開和閉合由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，碼盤反饋，使焊鉗的張開度可以根據(jù)實(shí)際需要任意選定并預(yù)置，而且電極間的壓緊力也可以無級(jí)調(diào)節(jié)。
電伺服點(diǎn)焊鉗具有如下優(yōu)點(diǎn)：
（1）每個(gè)焊點(diǎn)的焊接周期可大幅度降低，因?yàn)楹搞Q的張開程度是由機(jī)器人精確控制的，機(jī)器人在點(diǎn)與點(diǎn)之間的移動(dòng)過程，焊鉗就可以開始閉合；而焊完一點(diǎn)后，焊鉗一邊張開，機(jī)器人就可以一邊位移，不必等機(jī)器人到位后，焊鉗才閉合或焊鉗完全張開后機(jī)器人再移動(dòng)。
（2）焊鉗張開度可以根據(jù)工件的情況任意調(diào)整，只要不發(fā)生碰撞或干涉，可盡可能減少張開度，以節(jié)省焊鉗開度，節(jié)省焊鉗開合所占的時(shí)間。
（3）焊鉗閉合加壓時(shí)，不僅壓力大小可以調(diào)節(jié)，而且在閉合時(shí)兩電極是輕輕閉合，可減少撞擊變形和噪聲。
2、弧焊機(jī)器人的特點(diǎn)
弧焊機(jī)器人多采用氣體保護(hù)焊方法（mag、mig、tig），通常的晶閘管式、逆變式、波形控制式、脈沖或非脈沖式等的焊接電源都可以裝到機(jī)器人上作電弧焊。由于機(jī)器人控制柜采用數(shù)字控制，而焊接電源多為模擬控制，所以需要在焊接電源與控制柜之間加一個(gè)接口。
近年來，國外機(jī)器人生產(chǎn)廠都有自己特定的配套焊接設(shè)備，在這些焊接設(shè)備內(nèi)已經(jīng)插入相應(yīng)的接口板，所以弧焊機(jī)器人系統(tǒng)中并沒有附加接口箱。應(yīng)該指出的是，在弧焊機(jī)器人工作周期中，電弧時(shí)間所占的比例較大，因此在選擇焊接電源時(shí)，一般應(yīng)按持續(xù)率100％來確定電源的容量。送絲機(jī)構(gòu)可以裝在機(jī)器人的上臂上，也可以放在機(jī)器人之外，前者焊槍到送絲機(jī)之間的軟管較短，有利于保持送絲的穩(wěn)定性，而后者軟管校長，當(dāng)機(jī)器人把焊槍送到某些位置，使軟管處于多彎曲狀態(tài)，會(huì)嚴(yán)重影響送絲的質(zhì)量，所以送絲機(jī)的安裝方式一定要考慮保證送絲穩(wěn)定性的問題。
3、關(guān)節(jié)型機(jī)器人
關(guān)節(jié)型機(jī)器人的結(jié)構(gòu)類同人的手臂，由幾個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)軸，擺動(dòng)軸和手爪等6~7個(gè)自由度組成。生產(chǎn)廠家主要有德國manutec公司，德國kuka，德國reis,日本motorman,日本yaskawa和沈陽新松等。關(guān)節(jié)型機(jī)器人的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和擺動(dòng)軸主要用伺服電機(jī)配幾乎沒有反向間隙的精密減速機(jī)或直驅(qū)力矩電機(jī)驅(qū)動(dòng)，而其控制系統(tǒng)其難度也很大。各個(gè)廠家的關(guān)節(jié)型機(jī)器人其結(jié)構(gòu)類同，主要差別在技術(shù)參數(shù),下面以德國manutec公司的關(guān)節(jié)型機(jī)器人為例介紹。
manutec公司型號(hào)為r15-30的關(guān)節(jié)機(jī)器人，額定負(fù)載30公斤，最大可達(dá)到 75 公斤，工作半徑1.3 米，重復(fù)定位精度小于0.04 mm ，點(diǎn)到點(diǎn)的最大運(yùn)行速度高達(dá) 5.9 m/s，加速度高達(dá)23 m/s2和工作壽命20 年?？梢宰⑹桨惭b，可以是掉掛式安裝，也可以與水平面小于30度角的斜式安裝，不影響其各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)。r15可以選配防爆式的，也可以選配一級(jí)潔凈式等。
r15-30主要特點(diǎn)是強(qiáng)度大剛性好和重復(fù)定位精度高，主要應(yīng)用領(lǐng)域是其它廠家的關(guān)節(jié)型機(jī)器人由于剛性和精度不夠無法應(yīng)用的領(lǐng)域，而用 5 軸加工中心成本太高或無法勝任的工作。如磨齒，異形銑削，殼（腔）內(nèi)部銑削，磨，拋，切割和焊接等。
在手爪末端可以配力傳感器，來加工異形表面（如銑削，磨和拋）。一個(gè)機(jī)器人也可以與雙工作臺(tái)及各種的雙旋轉(zhuǎn)軸協(xié)調(diào)同步運(yùn)動(dòng)。也可以是兩個(gè)機(jī)器人協(xié)調(diào)同步工作，如一臺(tái)機(jī)器人抓取工件，而令一臺(tái)機(jī)器人對(duì)該工件進(jìn)行加工，兩臺(tái)機(jī)器人同步協(xié)調(diào)完成特定的加工軌跡。
其它廠家的關(guān)節(jié)機(jī)器人主要應(yīng)用在汽車焊接和裝配等任務(wù)中。關(guān)節(jié)型機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)是可以從不同角度不同方位來工作，速度快，工作效率高。但主要缺點(diǎn)是工作半徑小，負(fù)載小，價(jià)格高，應(yīng)用難度大和維護(hù)費(fèi)用高。
作為關(guān)節(jié)機(jī)器人的簡化型機(jī)器人scara就是兩個(gè)擺動(dòng)軸和一個(gè)上下運(yùn)動(dòng)軸，其特點(diǎn)是簡單，經(jīng)濟(jì)，適合工作空間小，負(fù)載小、高速搬運(yùn)。但它的價(jià)位高于直角坐標(biāo)機(jī)器人，應(yīng)用行業(yè)和數(shù)量非常小。
4、特種機(jī)器人
移動(dòng)機(jī)器人就是能自主移動(dòng)或上下樓梯的電動(dòng)車，主要用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)貨物的自主運(yùn)輸和排險(xiǎn)作業(yè)，或進(jìn)入有污染和放射的環(huán)境內(nèi)取樣及監(jiān)視等。還有一些移動(dòng)機(jī)器人就是仿造一些動(dòng)物，用腿和爪行走路的行走機(jī)器人，如美國的軍用狗，還處于適用階段。水下機(jī)器人與潛艇能自主潛入水下完成對(duì)海上鉆井平臺(tái)的水下建筑、發(fā)電站的水下閘門、海底打撈等工程的錄像和監(jiān)控。潔凈式機(jī)器人主要是穿上防護(hù)衣的關(guān)節(jié)型機(jī)器人，使其自身有良好的密封性，不把灰塵帶入工作現(xiàn)場(chǎng)，自身也不會(huì)產(chǎn)生灰塵，他們主要應(yīng)用于電子器件，食品和藥品等生產(chǎn)中。國際對(duì)潔凈機(jī)器人的潔凈度有明確的定義。軍用機(jī)器人主要是小型移動(dòng)車，遙控飛機(jī)或電子狗等，他們完成危險(xiǎn)場(chǎng)所的一些作業(yè)，如排雷，布雷，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控，射擊摧毀特定目標(biāo)等。盡管目前服務(wù)機(jī)器人主要是玩具式的自治電動(dòng)車，在其上面裝有視覺和超聲等裝置使其可以在家里無碰撞移動(dòng)，對(duì)不同位置進(jìn)行照像，用來防盜，檢測(cè)煤汽泄露，無線發(fā)送信息和接收指令，運(yùn)輸物品等等。但未來服務(wù)機(jī)器人的功能會(huì)不斷增強(qiáng)，不斷深入到人們?nèi)债a(chǎn)生活的各個(gè)方面。還有手術(shù)機(jī)器人，航天機(jī)器人，擠牛奶機(jī)器人和核電站專用機(jī)器人等專用機(jī)器人。
5、直角坐標(biāo)機(jī)器人
作為在各行各業(yè)中最廣泛應(yīng)用的直角坐標(biāo)機(jī)器人，它主要是以直線運(yùn)動(dòng)軸為主，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸通常對(duì)應(yīng)直角坐標(biāo)系中的x軸，y軸和z軸，一般x軸和y軸是水平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)軸，z軸是上下運(yùn)動(dòng)軸。在一些應(yīng)用中z軸上帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸，或帶有一個(gè)擺動(dòng)軸和一個(gè)旋轉(zhuǎn)軸。在絕大多數(shù)情況下直角坐標(biāo)機(jī)器人的各個(gè)直線運(yùn)動(dòng)軸間的夾角為直角。
直角坐標(biāo)機(jī)器人的組成
一個(gè)典型的直角坐標(biāo)機(jī)器人，它由x軸,y軸,z軸及驅(qū)動(dòng)電機(jī)組成。此外一個(gè)完整的機(jī)器人系統(tǒng)還需要控制系統(tǒng)和手抓，下面分別予以介紹：
直線運(yùn)動(dòng)軸: 也叫直線運(yùn)動(dòng)單元，它就是一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)軸，主要由支撐載體的鋁型 材或鋼型材和被安裝在型材內(nèi)部的直線導(dǎo)軌、運(yùn)動(dòng)滑塊以及作為帶動(dòng)滑塊做高速運(yùn)動(dòng)的同步帶組成。
運(yùn)動(dòng)軸的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)
直角坐標(biāo)機(jī)器人的傳動(dòng)主要是通過驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)同步帶運(yùn)動(dòng)，同步帶帶動(dòng)直線導(dǎo)軌上的滑塊運(yùn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)軸的最高轉(zhuǎn)速低于600轉(zhuǎn)/分時(shí)通常選用步進(jìn)電機(jī)，否則選用交流伺服電機(jī)。
直角坐標(biāo)機(jī)器人的控制系統(tǒng)
機(jī)器人要在一定時(shí)間內(nèi)完成特定的任務(wù)，比如每10秒內(nèi)完成一次搬運(yùn)工作。在完成抓取，加速運(yùn)動(dòng)，高速運(yùn)動(dòng)，減速運(yùn)動(dòng)，釋放工件等同時(shí)，還要與相關(guān)的設(shè)備通過通訊或i/o口實(shí)現(xiàn)一些時(shí)序上的協(xié)調(diào)同步。另外在涂膠應(yīng)用上，各個(gè)運(yùn)動(dòng)軸要完成直線和圓弧插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)。因此其數(shù)控系統(tǒng)要按具體應(yīng)用要求來選定其控制軸數(shù)、i/o口數(shù)量和軟件功能。通常選用數(shù)控系統(tǒng)，plc，工控機(jī)加運(yùn)動(dòng)控制卡和帶軸卡功能及i/o口的驅(qū)動(dòng)電機(jī)來做控制系統(tǒng)。
直角坐標(biāo)機(jī)器人的末端操作器——手爪系統(tǒng)
根據(jù)其具體應(yīng)用情況，其手爪系統(tǒng)可能是氣動(dòng)吸盤、氣動(dòng)夾取手爪、電動(dòng)夾取手爪、電磁吸取手爪、焊槍、膠槍、專用工具和檢測(cè)儀器等。在很多場(chǎng)合可以一次抓取多個(gè)工件。
很多廠家已開發(fā)出一些標(biāo)準(zhǔn)的直線運(yùn)動(dòng)單元及其組合，下面結(jié)合德國百格拉公司的產(chǎn)品來介紹直角坐標(biāo)機(jī)器人的技術(shù)數(shù)據(jù)及應(yīng)用。
龍門軸直線運(yùn)動(dòng)單元
直線運(yùn)動(dòng)單元和驅(qū)動(dòng)電機(jī)固定不動(dòng)，而滑塊運(yùn)動(dòng)，主要用于水平面和垂直面上長距離運(yùn)動(dòng)。有標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品pas41，pas42，pas43和pas44。對(duì)應(yīng)的橫截面尺寸是40*40 mm，60*60mm，80*80 mm和110*110mm，單根標(biāo)準(zhǔn)長度是6000 mm、負(fù)載是10~200公斤、重復(fù)定位精度0.05mm、最高運(yùn)行速度8米/秒，加速度是每秒4米。
抓取軸直線運(yùn)動(dòng)單元
驅(qū)動(dòng)電機(jī)和滑塊固定在一平面上，直線運(yùn)動(dòng)單元本體運(yùn)動(dòng)，其導(dǎo)軌標(biāo)準(zhǔn)長度可達(dá)2400 mm。主要以垂直或水平進(jìn)入工作空間，用于貨物的抓取和搬運(yùn)等。其標(biāo)準(zhǔn)化產(chǎn)品有l(wèi)m-a001到lm-a808等，對(duì)應(yīng)的尺寸是40*40 mm，60*60mm，80*80 mm到110*110mm，單根最大長度是3000 mm、負(fù)載是2~100公斤、重復(fù)定位精度0.05mm、最高運(yùn)行速度8米/秒，加速度是每秒4米。
各種結(jié)構(gòu)形式的2d和3d直角坐標(biāo)機(jī)器人
利用標(biāo)準(zhǔn)的龍門式和抓取軸直線運(yùn)動(dòng)單元德國百格拉公司在過去的20多年中成功組合成了數(shù)百種結(jié)構(gòu)形式，不同行程和負(fù)載能力，不同安裝方式的機(jī)器人。其中針對(duì)不同應(yīng)用要求還采取了多種加強(qiáng)形式來保證其強(qiáng)度，提高其變形能力，減少震動(dòng)和晃動(dòng)，提高壽命等。其常用的結(jié)構(gòu)形式有龍門式，懸臂式，掛臂式和掉掛式等。
直角坐標(biāo)機(jī)器人的主要結(jié)構(gòu)形式及主要特點(diǎn)
但針對(duì)各種不同的應(yīng)用，實(shí)際上可以方便快速組合成不同維數(shù)，各種行程和不同帶載能力的壁掛式、懸臂式、龍門式或倒掛式等各種形式的直角坐標(biāo)機(jī)器人。從簡單的二維機(jī)器人到復(fù)雜的五維機(jī)器人就有上百種結(jié)構(gòu)形式的成功應(yīng)用案例。從電機(jī)到汽車等各行各業(yè)的自動(dòng)化生產(chǎn)線中，也是各式各樣的多臺(tái)直角坐標(biāo)機(jī)器人和其它設(shè)備嚴(yán)格同步協(xié)調(diào)工作。可以說直角坐標(biāo)機(jī)器人幾乎能勝任所有的工業(yè)自動(dòng)化任務(wù)。下面是其主要特點(diǎn)：
◆任意組合成各種樣式：每根直線運(yùn)動(dòng)軸最長是6米，其帶載能力從10公斤到200公斤。在實(shí)際應(yīng)用中已有近百種結(jié)構(gòu)的直角坐標(biāo)機(jī)器人，這些結(jié)構(gòu)也可以任意組合成新的結(jié)構(gòu)等。
◆超大行程：因?yàn)閱胃堥T式直線運(yùn)動(dòng)單元的長度是6米，還可以多根方便地級(jí)連成超大行程，所以其工作空間幾乎沒有限制，小到手機(jī)點(diǎn)膠機(jī)，大到18米長行程的切割機(jī)，8米長行程鉆銑床，6米*6米*3米的檢測(cè)機(jī)器人等。超大行程時(shí)要采用直線導(dǎo)軌和齒條傳動(dòng)方式。
◆負(fù)載能力強(qiáng)：單根直線運(yùn)動(dòng)單元的負(fù)載通常小于200公斤。但當(dāng)采用雙滑塊或多滑塊剛性聯(lián)結(jié)時(shí)負(fù)載能力可以增加5到10倍。當(dāng)把兩根或四根直線運(yùn)動(dòng)單元并排接起來使用時(shí)，其負(fù)載可以增加2到4倍。當(dāng)采用多根多滑塊結(jié)構(gòu)時(shí)其負(fù)載能力可增加到數(shù)噸。
◆高動(dòng)態(tài)特性：輕負(fù)載時(shí)其最大運(yùn)行速度可達(dá)到每秒8米，加速度可達(dá)到每秒4米。使其具有很高的動(dòng)態(tài)特性，工作效率非常高，通常在幾秒內(nèi)完成一個(gè)工作節(jié)拍。
◆高精度：按傳動(dòng)方式及配置在整個(gè)行程內(nèi)其重復(fù)定位精度可達(dá)到0.05mm~0.01mm。
◆擴(kuò)展能力強(qiáng)：可以方便改變結(jié)構(gòu)或通過編程來適合新的應(yīng)用。
◆簡單經(jīng)濟(jì)：對(duì)比關(guān)節(jié)機(jī)器人，直角坐標(biāo)機(jī)器人不僅外觀直觀且構(gòu)造成本低，編程簡單類同數(shù)控銑床，易培訓(xùn)員工和維修，使其具有非常好的經(jīng)濟(jì)性。
◆勝任復(fù)雜任務(wù)：采用帶有rtcp功能的五軸或五軸以上數(shù)控系統(tǒng)能完成非常復(fù)雜的噴涂，噴丸，檢測(cè)，加工等任務(wù)。
◆壽命長：直角坐標(biāo)機(jī)器人的壽命一般是10年以上，維護(hù)好了可達(dá)20年。
◆應(yīng)用范圍廣：可以方便地裝配多種形式和尺寸的手爪，可以勝任許多常見的工作，如焊接、切割，搬運(yùn)、上下料、包裝、碼垛、拆垛、檢測(cè)、探傷、分類、裝配、貼標(biāo)、噴碼、打碼和噴涂等任務(wù)。