目前,机器人技术经历几十年的蓬勃发展已经开始广泛应用于各行各业,尤其是工业机器人的出现推动了制造业规模的生产,提高了生产效率和生产质量。本课题来源某单位对于管道、球罐、储罐、船舶、压力容器等不同形状和规格尺寸工件的自动化焊接的实际需要,而设计开发的全位置弧焊机器人。课题首先根据实际焊接工艺,分析全位置弧焊机器人技术需求,在此基础上进行全位置自动焊接机器人机械结构、电气控制及检测方法设计。机械结构方面,通过Pro/E软件设计出具有多自由度的全位置弧焊机器人机械结构。通过Pro/Mechanica对关键的零部件进行了非线性分析,保证结构的刚度和强度满足要求。利用matlab的机器人工具箱对焊接机器人进行运动学仿真和作业路径规划,为控制部分设计提供依据。检测引导方面,采用高精度激光传感器进行实时精确检测跟踪。传感器通过CCD进行焊缝图像采集,利用高速DSP进行图像处理、偏差量计算以及焊缝纠偏过程控制。控制系统方面,下位机采用PLC控制器,上位机采用工控专用液晶触摸屏一体机。根据焊接工艺,设计PLC程序对步进电机驱动器的控制。上位机通过组态软件设计人机界面,对焊接过程实时监控。上位机和PLC、PLC与步进电机驱动器之间都通过RS-485接口连接。本课题研制开发的弧焊机器人成功应用于实际工作中,焊接效果达到焊接工艺要求,已经完成出厂预验收。本课题研制的全位置弧焊机器人自动化程度高,机械结构独特新颖,可满足管道、球罐、储罐、船舶、压力容器等大型构件的现场自动化焊接作业需求。