工业机器人柔性焊接工作站的技术方案设计细则。

第一篇：工业机器人柔性焊接工作站的技术方案设计细则。

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文中介绍了机器人柔性焊接工作站的技术方案以及关键部件变位机、智能搬运器、工件定位工装的设计。通过方案设计，解决了变位机定位精度要求高、控制系统与机器人的通讯、智能搬运器的取货动作、工件的快速定位卡紧等技术难题。

随着工业自动化的普及和发展，焊接变位机的应用也逐渐普及，主要是在汽车，电子，机械等领域的焊接,焊接变位机结合焊接机器人组成一个小型流水线可以更好地节约能源和提高生产效率。

1、技术方案

机器人柔性焊接工作站立足于一小型自动化流水线作业，能焊接长度在2.5米以下的各种工件，集自动上料、半自动定位装卡、自动焊接、自动卸货于一体。从而降低工人劳动强度，提高生产效率。为了达到总体设计要求，制定了满足要求的技术方案，该设备主要由工件定位工装、智能搬运器、变位机、构件周转架、码垛架、送料机构、电气及气动系统等构成一小型流水线，见图1。

主要流程：

1）上料机构把原材料输送到工位一； 2）人工辅助装卡定位；

3）变位机把装卡好的工件旋转到工位二； 4）机器人焊接位置1； 5）翻转轴翻转90度； 6）机器人焊接位置2； 7）翻转轴翻转180度； 深圳稻草人自动化培训www.xiexiebang.com

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8）机器人焊接位置3，工件焊接完成； 9）变位机把焊接完的工件旋转到工位一；

10）智能搬运器到工位1取货搬运到码货架。这样一个流程结束，其中，工位一装卡区和工位二焊接区同时进行，大大提高了焊接效率。

2、变位机的设计

变位机是机器人柔性焊接工作站的核心部件，主要由钢结构、旋转轴、翻转轴、导轨、快速卡环等组成，如图2。

各部分的主要功能： 1）钢结构为支撑部件；

2）旋转轴使工位一和工位二的位置互换，达到焊接、卸货和装卡目的；

3）两个翻转轴为工位1或工位2的变位，使得机器人在最有利于焊缝成型的位置焊接和工件装卡；

4）导轨作用是导向智能搬运器横移到变位机上取货； 5）快速卡环主要是焊接不同工件时快速更换工装。

机器人柔性焊接工作站焊接精度主要由变位机的精度确定，由于机器人柔性焊接工作站的焊接精度在0.5mm以内，即变位机直径为3.8米的转盘在旋转180度后的定位精度在0.5mm以内，翻转定位精度也要在0.5mm以内。为达到以上要求，传动采用伺服电机+复式活齿减速器，传动精度达到0.01mm。

3、智能搬运器的设计

智能搬运器主要由升降架，横移架、导向套、横移轮、伸缩叉臂等组成，通过三台电机的运行，实现能同时升降、横移、伸缩动作的功能，从而达到卸货目的，如图3。深圳稻草人自动化培训www.xiexiebang.com

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智能搬运器是机器人柔性焊接工作站实现流水作业的重要部件，主要作用是通过导轨把变位机上焊接完成的工件搬运到码货架，降低工人劳动强度，提高了码垛效率。

4、工件定位工装的设计

工件定位工装主要由工装支座、定位勾、定位架、气缸等组成，工装支座为通用型，根据不同工件更换不同的定位架安装在工装支座上，通过变位机快速卡环将整个工件定位工装与变位机连接；如图4。

为同时实现工件的定位卡紧，巧妙的利用气缸的伸缩动作，通过弹簧、拉钩，实现了工件的定位卡紧两个动作。通过变异，这一机构被广泛应用在其他工件的定位卡紧中。

5、控制系统设计

控制系统揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC定位模块等主流自动化控制元件，精度得到了保证，操作更便利，维护更简单。深圳稻草人自动化培训www.xiexiebang.com

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6、结束语

本文通过对机器人柔性焊接工作站的方案设计以及重要部件变位机、智能搬运器、工件定位工装的设计分析，在控制系统设计过程中揉合了人机界面、伺服闭环驱动、PLC等主流自动化控制元件；并通过PLC与焊接机器人通讯，使得焊接变位机与焊接机器人无缝联接。解决了以下关键技术：

1）传动采用伺服电机+复式活齿减速器，解决了变位机定位精度的高要求； 2）解决了控制系统与机器人通讯问题； 3）解决了工件的快速定位卡紧；

机器人柔性焊接工作站的设计及投入使用，极大的提高生产效率，与人工焊接比较，效率提高了3倍多，并且大大降低了工人的劳动强度。

第二篇：焊接机器人工作站组成（最终版）

焊接机器人工作站是怎样组成？• 焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及• 软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝• 机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感• 器及其控制装置等。• 安川的焊接机器人工作站一般主要有工业机器人、焊接电源、辅助变位机、工装夹具、• 电气控制设备、安全防护栏等 6• 个部分组成。

第三篇：《工业机器人技术基础+++》教学大纲

《工业机器人技术基础》教学大纲

一、课程基本信息

课程名称:工业机器人技术基础 学时:48 适用对象: 工业机器人技术专业、电气自动化技术专业、机电一体化技术专业 考核方式:考查

二、课程简介

机器人学是一门高度交叉的前沿学科,机器人技术是集力学、机械学、生物学、人类学、计算机科学与工程、控制论与控制工程学、电子工程学、人工智能、社会学等多学科知识之大成,是一项综合性很强的新技术。通过该课程的学习,使得学生基本熟悉这门技术以及其发展状况,为今后从事工业机器人的操作管理、维护维修、系统安装调试和集成设计的工作打下基础。

三、课程性质与教学目的

本课程是专业基础课,通过本课程的学习,使学生了解机器人及其应用,掌握机器人系统组成、机构、运动分析、控制和使用的技术要点和基础理论。机器人是典型的机电一体化装置,它不是机械、电子的简单组合,而是机械、电子、控制、检测、通信和计算机的有机融合,通过这门课的学习,使学生对机器人有一个全面、深入的认识。培养学生综合运用所学基础理论和专业知识分析问题解决问题的能力。第1章概述

机器人的基本概念,机器人的组成原理、机器人应用与外部的关系、机器人应用技术的现状 第2章机器人的基础知识

机器人的分类、机器人的基本术语与图形符号、机器人的技术参数、机器人的运动学基础、机器人的动力学基础

第3章机器人的机械结构系统

机器人的机械结构系统、机器人的腕部机构、机器人的手部机构、机器人的行走机构 第4章机器人的驱动系统

机器人的驱动系统概述、电动机及其特性、液压驱动系统及其特性 第5章机器人的控制系统

机器人的控制系统、伺服控制系统及其参数、交流伺服电动机的调速、机器人控制系统结构、机器人控制的示教再现、机器人控制系统举例第6章机器人的感觉系统

机器人的传感技术、机器人的内部传感器、机器人的外部传感器、机器人的视觉系统、机器人传感器的选择

第7章机器人的语言系统

机器人的语言系统概述、常用的机器人语言简介、机器人的离线编程、机器人的编程示例 第8章工业机器人及其应用

工业机器人概述、焊接机器人、搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人

五、需要说明的问题

1.本大纲适用于工业机器人技术、电气自动化技术、机电一体化技术专业;2.本大纲的学时为参考学时,学时如有变化,任课教师可在此大纲的基础上增减一些内容。3.选用教材时要尽量选用新版教材,或最新获奖教材。

4.习题和实验内容着重加深基本概念的理解,基本方法的运用和创新能力的培养,从而巩固课堂教学效果。2017年8月24日

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第四篇：《工业机器人技术》课程教学改革

《工业机器人技术》课程教学改革

摘要：《工业机器人技术》是一门多学科交叉的、理论与实践结合紧密的课程。本文结合《工业机器人技术》课程特点和教学中存在的若干问题，提出建立贯穿教学内容的主线，改善实践条件和鼓励自我探索的改革措施。实践表明这些改革措施是合理的，并在教学中取得了良好的效果。

关键词：工业机器人；教学改革；应用型本科

中图分类号：G642.0 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2018）25-0074-02

当前，世界范围内新一轮科技革命和产业变革加速进行，国家实施创新驱动发展、“中国制造2025”、“互联网+”等重大战略，机器人技术专业领域的人才需求愈趋旺盛，因此培养具有创新性，符合社会实践岗位的人才是当前应用型本科院校进行《工业机器人技术》课程教学改革的核心。

一、《工业机器人技术》课程教学现状

《工业机器人技术》是机电一体化、自动化等相关专业的专业方向课之一，涵盖机器人结构、机器人运动学、动力学、轨迹规划、机器人控制等内容[1][2]，涉及机械原理、机械设计、电子电路技术、自动控制原理、传感器技术等知识，是一门多学科交叉、理论与实践紧密结合的课程，对培养学生机电一体化、自动控制技术的综合实践能力具有重要意义。

目前我院的机械设计及其自动化专业和自动化专业均尝试开设《工业机器人技术》课程，课程被安排在第七学期开课，理论32课时，实践8课时，在教学过程中主要存在问题如下：

1.课程需要的先学知识欠缺。学生在学习《工业机器人技术》这门课程之前，需要具备一定的机械结构和控制理论方面的基础知识，而大部分应用型本科院校中，机械设计及其自动化专业和机电一体化专业的同学具有力学、运动学、机械结构、电工、电子方面的知识却缺乏控制理论的基础知识，自动化专业的同学具有控制理论、电机拖动、信号与系统等方面的知识却缺乏力学、机械结构方面的知识，导致在这些专业开设《工业机器人技术》都有不少的障碍，学生难以对课程产生整体认识。

2.缺乏适合的教材。应用型本科院校以本科教育为主，面向区域经济社会，以学科为依托，以应用型专业教育为基础，以社会人才需求为导向，培养高层次应用型人才，要求学生具有一定的理论素养，以满足应用所学理论知识进行科技创新的需要，同时要求学生掌握本专业相关技术，具有较强的实践动手能力。工业机器人的相关教材有的偏重理论讲解，而有的教材却流于产品说明或用户指南[3]，难以适应应用型本科学生的特点与教学需求。

3.涉及的概念抽象。工业机器人的控制以运动学和动力学为基础，这就离不开D-H坐标系的建立和空间坐标的变换，即使能让学生看到机器人实体也难以直观展现抽象的坐标系、工作空间、关节空间等概念。此外运动学、动力学方程的推导、微分运动分析等抽象、复杂的数学推导很容易让学生望而却步，丧失学好该课程的信心，不利于课堂教学的开展[4]。

4.实践条件缺乏。目前的工业机器人产品缺乏规范性，品牌繁杂且互不兼容，开放程度较低，因此如何选择具体的工业机器人进行实践教学也是面临的一个难题，而且机器人造价不菲，受资金和场地等条件的制约，构建专门的机器人实验室的成本太高，这就造成了目前这门课程的实践条件缺乏，实践环节难以开展，无法充分调动学生的学习热情。

二、改革措施的探索

《工业机器人技术》的教学目的包括：使学生了解有关机器人技术方面的基本知识和机器人学的基本原理和方法，掌握机器人所涉及的基本理论和关键技术，培养学生综合运用所学基础理论和专业知识解决专业领域内实际问题的能力，为此对课程进行如下三个方面的改革。

1.建立贯穿教学内容的主线。坐标变换、运动学、动力学、机器人本体结构、机器人控制是《工业机器人技术》的关键部分，为了让学生将零散的知识有个整体的认识，先从机器人的机械结构入手，讲解机器人三大组成部分（机械部分、传感部分、控制部分）的关系[5]。由于机器人控制的本质是对下列方程式的双向控制[2]：

V（t）？圮T（t）？圮C（t）？圮θ（t）？圮X（t）

（其中：X（t）为末端执行装置的状态，包括位置、姿态和开闭状态等，θ（t）为关节变量，C（t）为作用在各关节上的力矩矢量，T（t）为各传动电动机的力矩矢量，经过变送器送到各个关节，V（t）为施加在电动机上的电流或电压矢量。）

以机器人双向控制方程式为主线，以典型机器人（如PUMA560）为例，对坐标变换、运动学、动力学、轨迹规划、机器人控制系统进行由浅及深的讲解，明确各个部分内容在上述控制方程式中的作用，先对机器人控制有个全局的了解，再细化到实现机器人控制的每一个层级，带着问题一层一层剖析，整个课程的学习就连贯起来了，而且学生也能明白地知道每次课在整个机器人控制中的位置，目标明确了，更能调动学习的主动性和积极性。最后，结合授课老师的科研项目或对具体对象控制过程的相关视频资料，展开典型工业机器人的应用分析，如喷涂、焊接、码垛机器人，使学生对所学基础内容的工程应用有深入的了解和直观的认识。此外，在课程授课过程中穿插与课程内容有关的机器人最新研究成果，比如本田公司的双足机器人、用于军队和康复治疗的穿戴式机器人等，不仅对于提高同学们的学习兴趣有一定的帮助，而且能拓宽同学们的视野，提高其领悟力。

2.改善实践条件。工业机器人的实践环节作为《工业机器人技术》教学体系中的重要组成部分，将学生的综合素质培养和创新能力培养作为核心，在加强学生对基础理论知识理解的同时，更培养学生运用所学知识的实践操作能力和创新能力。工业机器人的认识实验共2学时，主要以实验室现有的6轴工业机械手为对象，了解工业机器人基本结构与工作原理，熟悉机器人机械结构特点、电气线路硬件情况及手动运行机械臂，观察关节运动情况。机器人的运动学、动力学、轨迹规划和运动仿真共4学时，利用MATLAB的robotics toolbox实现[6]，利用ADAMS软件强大的仿真模块，在Simulink中实现对虚拟样机的控制操作，最后安排2学时到校外企业观摩工业机器人的工程应用，增强对所学知识应用场景的切身体验。后继的工业机器人技术实践环节拟引入ABB公司的Robot Studio建立工业机器人离线编程示教工作站[7]，以数字化工厂为实践平台，增加学生的动手??践、创新的机会。

3.鼓励自我探索。哈佛前校长认为，教学内容固然重要，但对于学生影响更为深远的是教学方法[8]。《工业机器人技术》是一门较难的课程，通过前述机器人双向控制方程式将分散的知识点贯穿成一整体，帮助同学明确每一部分在整个机器人控制中的作用，每开始新的知识点前，必用启发式的问题，引导学生思考在已有知识的基础上，如何往下一步展开，从而引起学生的学习兴趣，鼓励学生在课后搜集相关资料，主动寻找答案。以参与期末综合评分作为激励，分组在课堂上展开讨论，最后由老师对研讨情况进行点评、总结和补充讲解，让学生带着问题学习，充分调动学生的学习积极性，通过这个过程，学生的自我学习、探索和创新能力可以得到有效培养。

三、结语

《工业机器人技术》对学生难，对授课老师也是很大的挑战，由于没有完全适应的教材，授课老师需要根据教学目标选定的授课内容，引入紧跟时代潮流的知识丰富教学内容，整理讲义，选择能激发学习兴趣的教学方法，有效培养学生的综合应用所学知识解决实际问题的能力和工程实践能力，?@个过程永无止境。课程教学改革是一个长期、不断深化的过程，相信在后续的教学过程中会有不断的改进和完善。

参考文献：

[1]李团结.机器人技术[M].北京：电子工业出版社，2009.[2]蔡自兴.机器人学基础[M].北京：机械工业出版社，2015.[3]于霜.高职院校工业机器人创新实践教学研究[J].科技创新导报，2015，12（20）：25-25.[4]黄用华.理工科高校《工业机器人》课程教学改革浅析[J].科技信息，2012，（21）：20.[5]于楚泓.《工业机器人技术》课程教学改革探索[J].科技风，2017，（8）：54-54.[6]谢斌.基于MATLAB R obotics Toolbox的机器人学仿真实验教学[J].计算机教育，2010，（19）：140-143.[7]高慧.工业机器人离线编程技术课程教学创新[J].佳木斯职业学院学报，2017，（7）.22-24.[8]戴敏，张志胜，史金飞.大学生创新与实践能力培养的探索――“教育机器人设计与制作综合实践”课程建设的一点体会[J].东南大学学报：哲学社会科学版，2008，（s1）：259-261.

第五篇：工业机器人技术专业

社会需求

工业机器人作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，已成为衡量一个国家制造业水平和科技水平的重要标志。目前我国正处于加快转型升级的重要时期，以工业机器人为主体的机器人产业，正是破解我国产业成本上升、环境制约问题的重要路径选择。中国工业机器人市场近年来持续表现强劲，市场容量不断扩大。工业机器人的热潮带动机器人产业园的新建。到目前为止，上海、徐州、常州、昆山、哈尔滨、天津、重庆、唐山和青岛等地均已经着手开建机器人产业园区。产业的发展急需大量高素质高级技能型专门人才，人才短缺已经成为产业发展的瓶颈。

培养目标

本专业主要培养德、智、体、美全面发展，具有在生产一线从事工业机器人及其相关机电设备的安装、编程、调试、运行维护和设备管理的高端技能型专门人才。

培养拥护党的基本路线，具备德、智、体、美等全面发展的综合素质，掌握使用工业机器人为主的工业控制、自动化应用等必备知识，具备从事工业机器人自动化生产线安装、调试、维护、系统集成的综合职业能力，适应工业机器人操作、工业机器人调试、工业机器人生产线维护、工业机器人设备集成和改造等职业岗位任职要求的高素质技术技能应用型人才。能力要求

要求学生通过三年的学习，能够掌握一般工业机器人的结构、运动原理等基本知识，掌握机器人的安装调试、编程操作、维护与维修的技能，并具有良好的实际生产水平，满足工业机器人应用的技能要求。具有良好的团结协作、钻研、踏实肯干的职业精神与专业素养。

相关优秀院校 南阳职业学院 主要课程：

专业核心课程：《机器人机械系统》、《机器人控制技术》、《机器人视觉与传感技术》、《工业机器人应用与编程》、《现场总线技术及其应用》。

主要实践环节：《典型电气控制设备专项训练》、《自动生产线的集成与控制》、《嵌入式控制系统专项训练》、《机器人机械系统专用周》、机器人技术综合实训、《电工电子实训》、《顶岗实习Ⅰ》、《毕业实践》。就业面向

1)面向机器人及其关联设备制造企业，从事机器人及其相关机电设备的应用、编程、调试和系统集成;2)面向机器人及其关联设备销售企业(主要代理公司)，从事机器人及其相关机电设备的应用、编程、调试和维护;3)面向拥有机器人及其关联设备的公司(主要自动化企业)，从事机器人及其相关机电设备的运行维护和系统集成。

培养模式

1、双证教学，以赛促学

获得学历证的同时，取得维修电工、机器人操作、CAD绘图员等证书中的至少一项以上的职业资格证书，鼓励学生多取得职业资格证书。同时鼓励和支持学生参加省部级等各类大赛，培养工业机器人技术高素质应用型专门人才。面向工程应用的教学模式：

1、课程的多种目标当中，突出面向工程应用的职业能力和职业素养的培养目标；

2、课程教学的载体是真实的生产设备与自动化生产线；

3、以完整的工作过程来设计实训项目和任务；

4、行为主体是学生；行为的引导是教师；

5、注重设置理论实践一体化课程教学情境。

就业前景

1、就业岗位

工业机器人系统的模拟、编程、调试、操作、销售及工业机器人应用系统维护维修与管理、生产管理及服务等。

2、职业前景

无锡乃至长三角地区高职层次的“机器人及其相关机电设备的运行、维护和管理”人才的缺口较大，需求较多，在人力成本上升的背景下，工业机器人前景进入了一个大发展的时代。机器人正在代替人工完成劳动强度大、劳动环境恶劣的生产过程，工业机器人的应用也催生了大量新岗位，包括工业机器人的安装、调试及维护、维修等。同时，机器人制造商需求大量制造、编程与调试、安装与维护、销售等技术服务人员。适应岗位

1、机器人制造厂商： 机器人组装：销售、售后支持的技术和营销人才；

2、机器人系统集成商：机器人工作站的开发、安装调试、技术支持等专业人才；

3、机器人的应用企业：机器人工作站操作、编程调试、维护等技术人才。

4、机电一体化专业的工作岗位