焊接機器人畢業設計開題報告
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- 焊接機器人畢業設計開題報告一、本課題研究的目的、意義
眾所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟練的操作技能、豐富的實踐經驗、穩定的焊接水平；另一方面，焊接又是一種勞動條件差、煙塵多、熱輻射大、危險性高的工作。隨著科技的發展和工業需求的增加，焊接技術在工業生產中所占據的分量越來越大，而且焊接技術的優良程度直接影響著零件或產品的質量。工業機器人的出現使人們自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，減輕焊工的勞動強度，同時也可以保證焊接質量和提高焊接效率。
本次設計為焊接機器人設計，是本專業學生在完成全部課堂教學之后所進行的一項極為重要的實踐性教學環節。旨在通過具體的工程實踐進一步深入理解掌握和綜合運用所學的專業理論知識，進行焊接機器人的設計基本技能的訓練，培養分析問題和解決問題的能力，從而全面實現本專業學生的質量管理目標。作為個人，通過本次設計能在了解焊接機器人在國內外現狀的基礎上，掌握焊接機器人內部結構和工作原理，同時了解機器人機械系統運動學，為工業上焊接機器人的設計提供理論參考、設計參考和數據參考，為工業設計者提供設計理論和設計實踐的參考。在指導老師的幫助下能夠設計出具有剛性好，位置精度高、運行平穩的特點的焊接機器人。
二、國內外研究現狀
從機器人誕生到本世紀80年代初，機器人技術經歷了一個長期緩慢的發展過程。到了90年代，隨著計算機技術、微電子技術、網絡技術等的快速發展，機器人技術也得到了飛速發展。工業機器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不斷提高，而機器人的制造成本和價格卻不斷下降。在西方社會，和機器人價格相反的是，人的勞動力成本有不斷增長的趨勢。在西方國家，由于勞動力成本的提高為企業帶來了不小的壓力，而機器人價格指數的降低又恰巧為其進一步推廣應用帶來了契機。減少員工與增加機器人的設備投資，在兩者費用達到某一平衡點的時候，采用機器人的利顯然要比采用人工所帶來的利大，它一方面可大大提高生產設備的自動化水平，從而提高勞動生產率，同時又可提升企業的產品質量，提高企業的整體競爭力。雖然機器人一次性投資比較大，但它的日常維護和消耗相對于它的產出遠比完成同樣任務所消耗的人工費用小。因此，從長遠看，產品的生產成本還會大大降低。而機器人價格的降低使一些中小企業投資購買機器人變得輕而易舉。因此，工業機器人的應用在各行各業得到飛速發展。根據UNECE的統計，2001年全世界有75萬臺工業機器人用于工業制造領域，其中38.9萬在日本、19.8萬在歐盟、9萬在北美，7.3萬在其余國家。至2004年底全世界在役的工業機器人至少有約100萬。我國機器人發展迅猛，從國家863計劃實施之初到現在一直將機器人技術列為重點支持方向。國家863計劃機器人技術主題重點支持數控、工程機械、盾構、生產線、水下載人潛器、危險作業機器人、醫療機器人和仿人仿生機器人等。目前光我國從事機器人的研發單位就有200多家，專業從事機器人產業開發的則達50家以上。一批企業逐步發展壯大。
據不完全統計，全世界在役的工業機器人中大約有將近一半的工業機器人用于各種形式的焊接加工領域。 焊接機器人具有焊接質量穩定、改善工人勞動條件、提高勞動生產率等特點，廣泛應用于汽車、工程機械、通用機械、金屬結構和兵器工業等行業。日本裝備的工業機器人總量達到了50萬臺以上，成為“機器人王國”，其次是美國和德國；在亞洲，日本、韓國和新加坡的制造業中每萬名雇員占有的工業機器人數量居世界前三位。近幾年，全球機器人的數量在迅速增加。 我國自上個世紀70年代末開始進行工業機器人的研究，經過二十多年的發展，在技術和應用方面均取得了長足的發展，對國民經濟尤其是制造業的發展起到了重要的推動作用。據不完全統計，最近幾年我國工業機器人呈現出快速增長勢頭，平均每年的增長率都超過40%,焊接機器人的增長率超過了60%。但這樣的增長速度相對于我國的經濟發展速度以及經濟總量來說顯然是不匹配的，這說明我國制造業的自動化程度有待進一步提高，另一方面也反映了我國勞動力成本的低廉，制造業自動化水平以及工業機器人應用程度的提高受到限制。當前焊接機器人的應用迎來了難得的發展機遇。一方面，隨著技術的發展，焊接機器人的價格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動力成本不斷上升，我國經濟的發展，由制造大國向制造強國邁進，需要提升加工手段，提高產品質量和增加企業競爭力，這一切預示著機器人應用及發展前景空間巨大。
從目前國內外研究現狀來看，焊接機器人技術的研究十分活躍，焊接機器人技術研究主要集中在焊縫跟蹤技術、離線編程與路徑規劃技術、多機器人協調控制技術、專用弧焊電源技術、焊接機器人系統仿真技術、機器人用焊接工藝方法、遙控焊接技術等七個方面。
焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機器人還應有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。工業機器人技術的研究、發展與應用，有力地推動了世界工業技術的進步。特別是焊接機器人在高質高效的焊接生產中，發揮了極其重要的作用。隨著我國加入WTO后國際競爭更加激烈，對工業機器人的需求會越來越大，我國的工業機器人產業將面臨新的發展機遇和來自國外的挑戰，我們要把握這一機遇，迎接挑戰，為我國躋身于機器人強國之列而努力奮斗。
新中國成立后，經過50年的艱苦努力，中國焊接生產機械化自動化技術發展應用，取得了很大的成就，焊接生產過程機械化與自動化程度已達到20%。在以焊接技術為主導制造工藝技術的大中型骨干企業，焊接生產過程綜合機械化與自動化程度已達到40%～45%。在機床、鍋爐、汽車、化工機械、工程機械和重型機械等國家重點骨干企業，通過引進國外先進技術及相應配套的自動化焊機、成套焊接設備、焊接生產線和柔性制造系統，使焊接生產機械化與自動化技術達到了國際90年代初的先進水平，進入世界先進之列。...
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