作为两履带轮的驱动电机，驱动单元包括带有减速齿轮的交流电机、伺服放大器以及用作速度反馈的旋转光码盘，它们提供转动时所需要的转速和力矩。可以通过调节两履带轮的转速来控制车体的运行速度和转动角速度，使机器人能够按照所要求方向和速度移动，完成前进、后退、按曲率半径回转及原地转向等动作。 2.3.2十字滑块
在焊接中，要求焊接机器人的焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度运动，而仅凭履带式移动机器人本体则难以实现实时、准确地运动轨迹控制，因而不能采用焊炬与轮式机器人本体相固接的机器人运动机构。为此，必须设计一种合理的机器人运动机构，能够在机器人本体运动的基础上实现对焊炬位置的精确控制。我们采用了在移动机器人本体上加装快速反应十字滑块，焊炬与十字滑块固接的方法，让焊接机器人本体在一定的误差范围内粗略跟踪焊缝，十字滑块实时准确的跟踪焊缝。
2.4焊接系统
由于全位置焊接的焊缝成形控制比较困难，不是所有的焊接方法都可以采用的，一般只有焊
接能量输入较小的和熔滴以短路方式过渡的焊接方法才可以使用。本机器人系统采用CO2气体保护焊技术，焊接系统包括焊接电源，送丝机构，保护气体及焊炬保护器。
[23]
2.5检测与传感机构
传感器结构如图2.4所示，这里传感器部分可以代表多个不同类型的传感器。信息处理部分包括信息加工、多传感器信息融合、传感信息与机器人信息的结合。图中虚线框内部分表示传感系统内容。
图2-2 传感器系统结构框图
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2.5.1图像传感系统
本系统选用激光图像传感器来检测焊炬与焊缝中心位置的偏差。激光焊缝跟踪方法是一种以激光为主动光源的焊缝跟踪方法。[24-25]
2.6焊缝跟踪控制系统
本文针对移动式焊接机器人设计了以PLC（可编程程序控制器）为核心的智能焊缝跟踪控制系统，此系统具有实时跟踪
图2-3 爬行式智能焊接机器人系统
2.7本章小结
本章设计了焊接机器人的整体方案及系统各部分的硬件结构,，并对焊接小车部分做了部分说明。整个焊接机器人系统主要由执行机构、焊接系统、检测系统与控制系统四个部分组成，本章各节分别对各部分的功能要求和方案选取进行了分析。
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第3章 焊接机器人焊接小车的组成与功能
本文研究的焊接机器人为爬行式全位置焊机器人，其主要组成部分为运动机构、焊接系统、检测系统与控制系统，该章研究重点在于机器人形体和焊接小车的设计，接下来就对该部分进行说明。
3.1 小车整体设计思路
要求设计一种焊接小车，对焊接过程进行实时跟踪，同时保证焊接质量。对于焊接小车的选用有多种，爬行式全位置焊机器人轮式移动小车具有转向精度高、同步性好的优点，但因其只产生滚动摩擦力，牵引能力和负重能力均较弱;而全履带式小车在转向时是依靠两侧履带运动速度差来实现的，但由于磁吸附式履带对工件工作面具有较强的吸附作用，所以要完全依靠履带的速度差来实现转向就比较勉强，对链轮、链条及磁钢均有不利的影响。而爬行式全位置焊机器人半履带小车，前驱动转向轮和履带与工件工作面之间既有静摩擦力、滑动摩擦力又有滚动摩擦力的生成，从而使小车具有较强的牵引能力和负重能力，小车转向方便灵活，适合在平整和不甚平整的工件工作面上工作。所以我们选用爬行式全位置焊机器人半履带小车。
图3-1 履带式爬行机构
3.2 小车组成
该焊接小车是由行走机构、送丝机构、焊枪摆动、焊枪高度调节机构组成的。下面重点介绍各机构的工作原理及设计要点。 3.2.1 行走机构
本论文设计小车采用履带式移动方式，在小车后车身上安装两个交(直)流伺服电机，
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小车的后驱动依靠两个后交(直)流伺服电机单独驱动两根履带，具有较强的驱动力，双履带为小车左、右配置，从动链轮的芯轮轴置于可前后和上下移动的调节滑块和弹性悬架上，在小车体的前端两侧安装有前驱动转向轮，前交(直)流伺服电机、前减速器和转向步进电机均安装在小车体的电机座上。前轮既起转向作用又具有驱动功能，小车牵引力得到增强，能满足在小车负载较大时对牵引力的需求，转向精度高【1】。
该履带式爬行焊接机器人爬行机构如图3.21所示。
1-车体2-电机及其减速机构3-主动链轮4-行走轮5-行走轮轴6-传动链条7-链条之间的空隙8-可
控永磁铁装置9-链条张紧机构10-调节块11-调节螺杆12-固定块13-转动螺母14-万向节15-车体侧板16-磁悬浮构件17-构件主体18-圆柱形永久磁铁19-通孔20-磁性材料21-非磁性材料22-通孔23-链轮
图3-2两轮独立驱动的双履带永磁吸附爬行机构示意图
3.2.1.1十字滑块
在焊接中，要求焊接机器人的焊炬必须精确地沿焊缝以恒定的焊接速度运动，而仅凭履带式移动机器人本体则难以实现实时、准确地运动轨迹控制，因而不能采用焊炬与轮式机器人本体相固接的机器人运动机构。为此，必须设计一种合理的机器人运动机构，能够在机器人本体运动的基础上实现对焊炬位置的精确控制。我们采用了在移动机器人本体上加装快速反应十字滑块，焊炬与十字滑块固接的方法，让焊接机器人本体在一定的误差范围内粗略跟踪焊缝，十字滑块实时准确的跟踪焊缝。
由于滑块的运动范围比较窄，必须使十字滑块和爬行机构有效配合起来才能完成对焊缝的精确跟踪，十字滑块分竖直和水平两个移动方向，在水平方向移动的十字滑块导轨上安装有4个接触式开关，把横向位置分5个区间，用来确定滑块的大概位置【2】。
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图3-3十字滑架机构示意图
3.2.2 焊枪摆动
焊枪的摆动机构主要由一个摆动中心传感器、一个高速步进电机驱动滑块机构及焊枪夹持机构组成。其性能的好坏，将直接影响焊缝的成形。根据焊接工艺要求，焊枪摆动到两端时必须有一定时间的停留，停留时间很短(一般为0.5s)。摆动机构实际上是一个带间歇的往复直线运动的机构，采用高速电机驱动控制技术，此间歇是由电机控制实现的。
摆动机构的传动原理如下:将高速步进电机通过联轴器带动滚珠丝杠旋转，由于电机子口通过机座固定于行走小车上，故丝杠旋转而滑块通过丝杠螺母作轴向直线运动，焊枪夹持机构与滑块相连，从而实现焊枪的摆动运动。根据预先设定焊枪的摆幅士25mm，确定滑块的有效行程为60mm，摆速为0-200cm/min。 3.2.3焊枪高度调节机构
主要由一个步进电机驱动的滑块机构组成，该机构用于在高、低方向上调节焊枪，设计高度调节范围为50mm，位置精度为士0.5mm。[4]
3.3小车车体设计
小车的后驱动依靠两个后交(直)流伺服电机单独驱动两根履带，具有较强的驱动力，双履带为小车左、右配置，从动链轮的芯轮轴置于可前后和上下移动的调节滑块和弹性悬架上，前轮既起转向作用又具有驱动功能，小车牵引力得到增强，能满足在小车负载较大时对牵引力的需求，转向精度高;依靠永磁磁钢、扼铁与被焊工件间形
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焊接机器人系统毕业设计论文-焊接机器人控制系统设计
