基于智能机器人的数字化柔性汽车托架焊接工作站设计.pdfVIP

TechniqueandapplicationI技术应用

基于智能机器人的数字化柔性汽车托架

焊接工作站设计

◆张少林’景奉水芦虎武王硕

(1中国科学院自动化研究所复杂系统管理与控制国家重点实验室，北京，100190；2中国科学院大学，北京，

100190；3中国科学院自动化研究所(洛阳)机器人与智能装备创新研究院，河南洛阳，471000)

摘要

本文提出汽车托架焊接工作站的设计方案，利用智能机器人、视觉跟踪等设备与企业研发管理系统的互联，实现了

按照生产计划和生产工艺生产的目的。该焊接生产系统能够在不停机更改设计方案的情况下，在一个系列的不同产品

之间快速切换，实现生产型号动态调整；通过对设备状态和传感器数据的监控，对生产材料、人工、易耗品、故障信

息的记录和分析，达到生产数据实时监控的效果；实现了与上层企业管理系统的对接，方便企业综合协调现有生产资源。

该设计思路可参考用于其他自动化生产线的设计。

关键词：智能机器人，数字化，柔性工作站，汽车托架，焊接系统

0引言另外还有诸多关于柔性制造系统中所用到的技术和设备的

随着焊接行业的快速发展，以智能机器人为代表的自研究。这些方法都针对特定的应用问题提出了解决方案，

动化设备越来越多地在焊接生产线系统中得到应用…，通使得系统更加智能，适应产品范围更广。

过逐步“机器换人”的方式，实现产品产量的提升、质量机器人等自动化设备还促进了工作站整体控制系统

的稳定、人力成本的节约，以及能源、管理、培训等方面的数字化，使得作站适应整个数字化丁厂的要求。马增

的节省。多自由度机器人的可编程技术与视觉等其他技术辉f6研究了焊接机器人T作站的布局规划，利用可视化仿

融合，能够较好地满足三维空间不同焊缝轨迹的变化，适真技术，对规划方案进行了优化。叶才中0从T业机器

应电弧、强光、高温等作业环境，能够保证均匀地进给速人上下料单元、AGV物流系统、立体仓库、信息化系统4

度，达到较好的焊接质量。机器人在焊接生产领域已经有方面分析了数字化车间的制造模式，并指}}I4个模块在数

广泛的应用和研究，例如．ABB、库卡等厂家都有专为焊字化系统中的作用。曹军8【分析了多品种小批量加工车间

接领域研制的机器人，国内的新松、埃夫特等厂家也有相的生产特点和需求，提m一种数字化制造模式，从生产计

应的产品。但是，实现生产过程的自动化，替换人1二操作，划、物流、制造质量、艺技术等方面做了阐述。张兆坤

仅仅是实现智能制造的第一步。等分析了数字化车间建模的信息模型、组成要素和建模

机器人等自动化设备的应用促进了生产过程柔性程要求，探讨了建模方法的要点。这些方法都从某个角度分

度的提高，增强了生产系统对新产品的适应能力，使得企析如何实现数字化制造，以具体的焊接T作站控制系统为

业满足多品种小批量的生产要求l。柔性生产的设计需要基础，考虑如何实现丁作站的数字化，并较好地与企业上

综合考虑多方面因素，包括执行机构、控制系统，以及上层网络相融合的研究内容还少有详细的解释和研究。

层的企业管理系统。崔文旭研究了机器人在汽车车身焊单独工作站的数字化如何避免信息孤岛，如何更好地

接中的应用，从机器人选型的角度，分析了如何提升汽车融合到工厂的研发管理系统中，需要良好的整体设计。汽

焊接生产线的适应性。陈关4【0分析了焊接机器人在汽车底车托架的焊接过程是汽车生产线中重要的一环，在焊接行

盘件焊接中的一些注意事项，并从这些细节中分析了提高业具有较好的代表性。本文针对该焊接过程，设计一种自

生产系统适应能力的方法。MSoronl5开发了一种针对复杂动化生产焊接方案，除实现系统的自动焊接外，还能适应

几何形状的焊接方法，首先创建机器人轨迹路径，然后通不同型号规格的汽车托架焊接要求，以及提供数据服务接

过机器人力反馈控制表面路径偏差，实现复杂形状的焊接。口，融合到企业云端的管理系统，实现生产过程的数据化，

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