工業機器人只有作為作業系統的一部分才能發揮作用。由于各種不同類型的機器人不斷涌現，它們發揮作用的形式和組成的系統也在不斷變化。工業機器人作為制造系統的一部分發揮作用是典型的。下面榮仕杰小編通過焊接機器人系統來分析機器人的工作原理。焊接機器人系統工作時，至少需要一個工作臺，將工件裝卡在上面，并運送到機器人焊接的合適位置。這樣，構成了一個簡單的機器人焊接系統，稱為機器人焊接工作站。如果機器人組成一個焊接生產線，則這個系統就變得更為復雜。

機器人要完成焊接作業，必須依賴于控制系統與輔助設備的支持和配合。完整的焊接機器人系統一般由機器人操作手、變位機、控制器、焊接系統（專用焊接電源、焊槍或焊鉗等）、焊接傳感器、中央控制計算機和相應的安全設備等組成。

機器人操作手是焊接機器人系統的執行機構，它由驅動器、傳動機構、機器人臂、關節以及內部傳感器（如編碼盤）等組成。它的任務是準確地保證末端操作器所要求的位置、姿態和實現其運動。工業機器人操作手具有６個旋轉關節的鉸接開鏈式機器人。

變位機的作用是將被焊工件旋轉（平移）到的焊接位置。在焊接作業前和焊接過程中，變位機通過夾具來裝卡和定位被焊工件，對工件的不同要求決定了變位機的負載能力及其運動方式。為了使機器人操作手充分發揮效能，焊接機器人系統通常采用兩臺變位機，當在其中一臺上進行焊接作業時，另一臺則完成工件的上裝和卸載，從而使整個系統獲得高的費用效能比。

機器人控制器是整個機器人系統的大腦，它由計算機硬件、軟件和一些專用電路構成，其軟件包括控制器系統軟件、機器人專用語言、機器人運動學及動力學軟件、機器人控制軟件、機器人自診斷及自保護軟件等。控制器負責處理焊接機器人工作過程中的全部信息和控制其全部動作。所有現代機器人的控制器都是基于多處理器，根據操作系統的指令，工業控制計算機通過系統總線實現對不同組件的驅動及協調控制。

焊接系統主要由焊鉗（點焊機器人）、焊槍（弧焊機器人）、焊接控制器及水、電、氣等輔助部分組成。焊接控制器是由微處理器及部分外圍接口芯片組成的控制系統，它可根據預定的焊接監控程序，完成焊接參數輸入、焊接程序控制及焊接系統故障自診斷，并實現與本地計算機及示教盒的通信聯系。用于弧焊機器人的焊接電源及送絲設備由于參數選擇的需要，必須由機器人控制器直接控制，電源在其功率和接通時間上必須與自動過程相符。

在焊接過程中，盡管機器人操作機、變位機、裝卡設備和工具能達到很高的精度，但由于存在被焊工件幾何尺寸和位置誤差，以及焊接過程中熱輸入能引起工件的變形，傳感器仍是焊接過程中（尤其是焊接大厚工件時）不可缺少的設備。傳感器的任務是實現工件坡口的定位、跟蹤以及焊縫熔透信息的獲取。

中央控制計算機在工業機器人向系統化、PC化和網絡化的發展過程中發揮著重要的作用。通過串行接口與機器人控制器相連接，中央控制計算機主要用于在同一層次或不同層次的計算機間形成通信網絡，同時與傳感系統相配合，實現焊接路徑和參數的離線編程、焊接系統的應用及生產數據的管理。

安全設備是焊接機器人系統安全運行的重要保障，其主要包括驅動系統過熱自斷電保護、動作超限化自斷電保護、超速自斷電保護、機器人系統工作空間干涉自斷電保護及人工急停斷電保護等，它們起到防止機器人傷人或周邊設備的作用。在機器人的工作部還裝有各類觸覺或接近傳感器，可以使機器人在過分接近工件或發生碰撞時停止工作。

機器人可以用來完成各種各樣的作業，不同的任務需要不同的操作加以執行，因而需要不同的作業順序。以機器人裝配為例，為了完成裝配，機器人進行的基本操作有手臂趨近、手爪張開、多指抓取、多指操作、裝配、拆卸以及手臂退回。可以將這些基本操作分為兩類運動，手臂趨近、手臂退回和手指張開稱為自由運動，此類運動要求在運動過程中不與周圍環境障礙物發生碰撞；多指抓取、多指操作、裝配和拆卸稱為約束運動。通常所說的運動規劃實際上指的是自由運動規劃，即尋找一條與周圍環境不發生碰撞和干涉的路徑，完成機器人由初始形位到目標形位的運動。

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