焊接机器人复习资料

填空题。

1..自动控制系统的静态指标包括稳态裕度、稳态误差。

2..常用的传统的PID控制策略中，P是比例控制，代表当面的信息；I是积分控制，代表过去的信息；D是微分控制，代表将来的信息。

3.与机器人的仿真有关的机器人运动学计算称为 正向求解 与机器人运动轨迹规划有关的运动学计算称为逆向求解

4.直流伺服电动机的调速方法主要有 改变电枢回路电阻调速、改变电枢电压调速和改变励磁电流调速等 5.弧焊机器人视觉系统信息处理主要包括 低层接头轮廓 和 高层特征参数 ， 焊接机器人的焊接调整一般分为 位置和 姿态 两部分

6.遥控机器人焊接的运动控制方法主要有 修正式、自主式（自主方式；不需要事先进行示教，焊枪直接沿着传感器测得接头向前运动，焊枪的运动轨迹也完全由计算机来控制的修正方式：焊枪沿着示教的轨迹运动，视觉传感器安装在焊枪前部，通过他可以测得接头位置，当预测到焊枪偏离实际接头轨迹时，将焊枪修正到实际的接头轨迹。）

7.机器人离线编程按编程人员，定义工具运动的控制的控制级别可分为关节级、 操作手级 、 对象级 、任务级 等四类

1、焊接机器人的优点(1) 稳定和提高焊接质量，保证焊缝均匀性; (2) 提高劳动生产率，一天可24小时连续工作: (3) 改善工人劳动条件，可以在有毒、有害的环境下工作; (4) 降低对工人操作技术的要求; (5 )可实现小批量产品的焊接自动化; (6) 能在空间站建设、核能设备维修、深水焊接等极限条件下完成人工无法或难以进行的焊接作业; (7 )为焊接柔性生产线提供技术基础 缩短产品更新换代的周期，减少相应的设备投资。

2、什么是开环控制系统，它是哪些结构特点？什么是闭环控制系统，与开环相比闭环控制系统有哪些优缺点？答：控制系统的输出端与输入端之间无反馈通道，即系统的输出量不影响系统的控制作用时，该控制成为开环控制，相应的该系统称为开环控制系统，开环系统的结构特点是简单，调整方便，系统稳定性好，成本低。控制系统的输出端与输入端之间有反馈通道即系统对输出控制有直接作用，该系统成为闭环控制系统，闭环控制系统抗干扰能力强，对外扰动和内扰动的偏差能够自动纠正；而开环控制系统则无此纠偏能力。（优点；由于存在反馈，能提高系统的控制精度缺点：存在一定的惯性环节当系统参数匹配不当时，会引起系统震荡，不能稳定工作。

4、简述什么是机器人运动学的正向求解和逆向求解及各自的应用范围，常用的机器人路径经插补方法有哪些？ 答：正向求解：只给定各个操作单元的运动状态变化方程，求解运动后的结果，一般与机器人的仿真有关；逆向求解：给定两个运动状态结果，求解个单元操作单元的变化量，利用运动学模型实现运动轨迹的最优控制，以达到良好是姿态性能和最佳运动路线）正向运动学主要解决机器人运动学方程的建立及手部位置的求解。反向运动学与之相反，在已知手部位置的情况下，如何求出关节变量，以驱动各关节的马达，使手部的位置得到满足。插补方法：定时插补（易于实现，机器人控制系统采用定时中断方式，每隔T5产生一次中断进行插补输出）定距插补（插补距离小，易保证轨迹精度）直线插补（平面直线，空间直线）圆弧插补

5、早期的驱动电机多为直流伺服电动机，与交流伺服电动机相比，直流伺服电动机具有哪些优缺点？写出直流电机的转速调节公式，并指明有哪些调速方法？ 答：1.伺服电动机的转速随控制电压的改变，能在宽广的范围内连续调节2.转子惯性小，动态响应快，随控制电压的改变，电动机转速反应灵敏，能够实现快速启动和停转3.控制功率小，过载能力强，可靠性好。缺点：有电刷和换向器，需要定期维修、更换电刷，使用寿命短，噪声大： 直流电机转速计算公式：n=（U-RI）/Ceφ，其中U为电枢电压；R为电枢回路电阻；I为电枢电流；φ为电动机气隙主磁通；Ce为常数 1.改变电枢回路电阻调速2.改变电枢电压调速3.改变励磁电流调速

6、目前机器人上的运动驱动设备大都是交流伺服电动机，与直流伺服电动机相比，交流伺服电动机具有哪些优点？根据交流电动机的速度调节公式说明变频调速原理，并解释为何要在变频的同时改变电压？交流伺服驱动系统的最大优点是交流电机容易维修，制造简单，易于向大容量、高速度方向发展，适合于在较恶劣的环境中使用，具有转矩转动惯量比高、

无电刷及转向火花等优点。P91

7、简述一下何为机器人的示教再现型操作方式，示教再现型操作方式的优点，和在实际生产中主要存在的问题有哪些？

答：示教-再现：首先机器人如何动作，并让机器人记住这个过程，然后让机器人根据需要重复上述动作过程。示教再现优点：动作准确，没有偏差，并可以自动反复不断地工作。造价较低，实用性强，应用广泛，适合大批量的生产。示教再现无法满足焊接生产日益复杂的需要，编程繁琐，效率低，示教的精度完全取决于示教者的经验来目测决定，对于复杂的焊接路径难以取得满意的示教效果，对于一些需要根据外部信息进行实时决策的应用无能为力

.8、焊接自动控制系统中常用的传感器的静态指标主要有哪些？ 答：（1）线性度（2）灵敏度（3）量程（4）迟滞（5）重复性（6）分辨率（7）精确度（8）稳定性（9）零漂 9基于视觉控制的弧焊机器人有哪几种控制方法，具体的焊缝跟踪过程可分哪几个阶段？ 答：自主方式和修正方式1.传感器未检测到接头，即激光扫描面和焊枪都未到达接头，焊枪沿示教轨迹运动2.传感器检测到接头，开始采集接头数据并记入缓冲区，焊枪未到达接头，但这期间可以进行预调整3.焊枪到达接头，焊接开始，焊枪随时进行调整，使其始终沿接头向前运动4.寻找到接头终结点，传感器离开接头，不再采集新的接头数据，焊枪仍继续向前修正轨迹5.焊枪到达接头终结点，结束焊接过程和修正过程

.10、什么是智能控制，在机器人焊接动态过程中常用的实时智能控制方案有哪些？机器人焊接智能化主要涉及哪几个方面的技术？ 答：智能控制系统是具有某些仿人智能的工程控制盒信息处理系统。1.作为控制系统自适应环节的专家系统 2.作为控制系统决策环节的模糊计算3.作为控制系统补偿环节的神经网络 最佳轨迹运动和工艺参数控制

11.机器人弧焊过程中遥控焊接的特点和优点有哪些？发挥和利用人的高智能与机器人高超的执行操作能力，为人提供在焊接过程中参与焊枪控制的接口。这样的焊接系统可以发挥人的焊接经验和技术，灵活性强，优点1利用人的智能使系统具有对任务的柔性，不需要特殊研究设备，是焊接维护任务得以及时完成。2利用操作器的远距离操作能力，提高特殊环境中操作器的利用率3可以发挥操作者的焊接知识和操作技术，完成专用自动设备不能实现的焊接操作难点1焊接任务本身是十分复杂的过程2没有采用合适的焊接特点的操作器控制方法3遥控技术尚未发展到可以直接用于焊接要求的水平4传感信息不足 12实现焊接生产机器人化的目的和优点有哪些？ 答：1.提高焊接生产效率2保持焊接参数一致及提高焊接质量稳定性3.使焊接生产实柔性自动化4.改善劳动的安全卫生条件5.增强生产管理的计划性和可预见性6.可准确预算材料的消耗 的消耗量和生产成本

优点：1.稳定和提高焊接质量保持其均一性2改善人工的劳动条件3.提高生产效率4.生产周期明确 容易控制产品产量5.可缩短产品换代周期 减小相应设备的投资. 13试通过图像的方式对焊接机器人与焊接专用设备的特点，进行一下对比。 内容 焊接机器人 焊接专用设备 批量生产 单件或小批量 大批量 产品改型时间要求 时间短 时间长 设备适应改型能力 容易实现 困难 焊缝长度 可以很短 希望较长 工件上焊缝数量 可以较多 希望较少 焊缝形状 适合复杂的空间曲线 适合直线或圆形焊缝 对工件尺寸及装配精度） 要求 较严（可用跟踪寻位严格（一般无跟踪系统 技术来弥补 焊接效率 由焊枪位移的次数决定 取决单条焊缝的长度 14、实施焊接机器人自动化改造应考虑问题1零件制备质量和焊接装配精度与用好好焊接机器人的关系2工件的结构及焊接工艺的合理性与用好焊接机器人的关系3管理人员，技术人员和操作人员的素质与好焊接机器人的关系4效益和效率分析与用好机器人的关系。