焊接机器人操作技术

焊接机器人操作技术（精选6篇）

焊接机器人操作技术 第1篇

焊接结构装配技术操作规程（B标准）

1、主题内容和适用范围

本标准规定了焊接结构件装配的操作规程

本标准适用于本厂各种焊接结构的装配

2、引用标准

YB/JQ   101.1    钢铁企业机修设备制造通用技术条件   焊接结构件

3、准备工作

3．1熟悉图纸和工艺文件，了解焊接结构的特点和技术要求，考虑装配措施、装配顺序。

3．2根据焊接结构的要求，并结合车间情况，选择合理的装配作业场地。准备好装配平台，装配用工具和胎夹具。自制胎夹具应有以下要求：

3．2．1结构简单，使用方便，能够保证产品精度要求。

3．2．2装拆方便，安全可靠。

3．2．3尽可能做成通用的胎夹具。

3．3根据图纸检查零件尺寸、数量是否符合规定，对于领用的标准件、外购件必须是验收合格品，不合格的不能使用。

3．4装配零件必须清理、矫正

3．4．1气割零件的边缘和气割焊接坡口面应清除挂渣飞溅，对重要的焊接头，其坡面必须用砂轮打磨光亮。

3．4．2手工焊焊缝两侧10 mm内，应将氧化皮油污及其他脏物清除干净。

3．4．3对于自动焊焊缝和角焊缝，应将焊缝两侧30—40 mm范围内的铁锈、油污等脏物清除。

3．4．4零件必须矫正，并符合图纸和工艺的要求，才可用于装配。

3．5根据零件的材质、板厚选取合适的定位焊方法，并调整好相应的工艺参数。

4、装配

4．1为保证质量，根据焊接结构的形状特点，应尽量选用以下的装配方法：

4．1．1按预先划好的位置线或地样进行装配。

4．1．2按档板、定位夹具、胎型进行装配。

4．1．3按预先制作的工艺孔、槽及凸台等进行装配。

4．2大型复杂的结构先部分组装，后整体组装。

4．3对需在工地组装的焊接结构，按工艺规定进行装配。

4．4装配焊接结构的定位焊要焊牢，不得有缺陷。

4．4．1定位焊长度一般为5—30mm，间距按强度要求确定，一般约300—400mm。

4．4．2定位焊缝要对称，不得在焊缝交叉处定位焊，且要离开交叉处50mm左右定位焊。

4．4．3定位焊焊缝不许超过焊接要求焊缝的1/2高度。

4．4．4定位焊焊缝出现裂纹，必须铲除重焊。

4．4．5定位焊要用与正式焊接同型与的焊条，焊条直径可根据工作厚度选取（见表1）

表1           定位焊焊条规格

4．5装配时要充分注意焊接变形对几何尺寸的影响，采取必须的措施。

4．5．1按工艺要求严格控制焊缝的装配间隙。

4．5．2装配时相邻焊缝间距不得小于300 mm。

4．6拼接装配

4．6．1拼接要在平台上进行，接口间隙按工艺要求，板面错移不大于2 mm。

4．6．2除工艺要求外，凡20 mm以上钢板拼接须在接口处放置与接口形式相同的引弧板、熄弧板，长度水小于50 mm。

4．6．3V型坡口的板斜拼接，必须考虑收缩弯曲，需在装配时顶弯，其两头坡度1：200间隙2 mm。

4．6．4对接接头错偏量应小于钢板厚度的1/20，但最大不超过2 mm。

4．7装配搭接接头，长度偏差不大于+5 mm、-2 mm。

4．8圆形管状工件装配

4．8．1先对直缝，后对腰缝，必须两头平齐，曲率均匀。

4．8．2相邻两节圆筒的纵焊缝要错开，其错开距离不小于200 mm。

4．8．3圆节的曲率用2/5—1/3圆周的样板检测，检测合格后再点固。

4．9各种型钢接头装配，必须按照工艺要求进行。

4．10装配好的结构，应在其变形的方向施加外力，造成限制变形的条件，或反变形。若结构对称，可将两结构件背面联在一起，以减少焊接变形。

5、装配完毕，进行检查，产注明工作号、施工符号，需断续焊的要注明有关尺寸，然后连图纸转下工序。

焊接机器人操作技术 第2篇

2.同其他工程师共同开发解决质量问题的方法。

3.持续改进程序并协助研发团队研发可以降低生产成本的新程序。

4.协助进行金项切割的数据分析，协助进行焊接目测，必要时对焊接作出适当修改。

5.提供多种焊接机器人、手工焊接和激光系统的预防性维修方案。

6.与维修团队共同确定足够的焊接备件提供。

7.利用现有资源发现并维护故障。

机械化机器人焊接管理技术研究 第3篇

1我国机械化机器人焊接管理技术的发展历史

从整体上看,我国机械化机器人焊接管理技术的发展步伐要晚于美国与日本,我国最早的机械化机器人焊接管理技术始于20世纪70年代,最初是由大学与科研院所自发研制而成的。直到20世纪80年代中期,我国都没有一台工业机器人出现,然而同一时期,国外的工业机器人已经是一个比较成熟的工业产品,突出体现在汽车行业中,焊接管理技术在汽车行业上的运用是十分广泛的。20世纪80年代之后,受国际形势的影响,我国将工业机器人的开发与运用列入了发展计划,对工业机器人的发展投入了很多资金,将应用作为了工业机械化的重要考核内容,如此一来,就将机器人技术与广大的用户紧密结合起来,为推动我国机械工业的发展奠定了坚实有效的基础。经过几十年的努力,我国在焊接管理技术方面取得了许多优秀的发展成果,基础技术、控制技术以及核心技术上都有了重大的突破与进展,机械机器人焊接管理技术已由试用阶段步入了使用化阶段, 与此同时,焊接领域中又形成了点焊以及弧焊机器人等一系列的产品,这是机械化机器人焊接管理技术上的一大突破。

2焊接机器人的工作原理

焊接机器人在现代化工业中的运用已十分普遍,为现代工业的持续发展做出了突出的贡献。焊接机器人正常运行的中枢往往是控制柜中的计算机系统,这一系统对于控制整个流程的工作发挥着无可替代的作用。焊接机器人工作站往往通过计算机系统发挥重要作用,实现对焊接、焊缝以及焊接动态过程的智能传感,而且能够根据所传感的信息对复杂的空间曲线焊缝实施动态化的监控与限制,实现焊枪的规范化运行,一定程度上也能够实现智能化控制。焊接工作是一项复杂的工作,其焊接工艺与焊接环境具有多样性与复杂性,焊接机器人在进行工作之前,应对相配套的焊接路径与焊接参数有一个整体的了解,在此基础上开展作业。此外,需要我们深刻意识到的一点是相应的管理者应建立一套计算机软件系统,运用该软件对焊缝的空间以及焊缝的连接轨迹、 焊枪的姿态进行合理的规划设计,以求使用焊接工艺来优化整个焊接参数,为实现焊接机器人的良好运作提供有益的借鉴。

3机械化机器人焊接管理技术的发展趋势

3.1虚拟现实技术

随着科学技术的快速发展,未来机械化机器人焊接管理技术会朝着虚拟现实的方向发展,所谓的虚拟现实技术主要包括3D电脑图形学技术、多功能传感器的交互接口技术以及高清显示技术等,这一系列技术的出现都会推动机械化机器人焊接技术朝着更高的平台发展。 在信息化技术的推动下,机械化机器人焊接技术将会实现空间上与时间上的分解组合,此技术能够实现临场感通讯以及遥控机器人,对于焊接质量的提升有着十分重要的意义。虚拟现实技术还能够被应用于焊接过程的模拟,如此一来,我们就能够实现焊接技术与电脑控制的优化发展,为实现高效率的焊接管理提供有益的借鉴。 数字化的操作对于实际指导焊接工作有着十分重要的意义,对于及时了解焊接管理现状具有指导意义。虚拟现实技术还能够使得广大的用户在焊接之前就能够充分了解未来产品的情况,从而达到进一步预测生产系统性能的有效成果。另外,需要我们深刻认识到的一点是在实际生产之前就进行仿真实验,以便做到多种工艺的对比优化,为选出最合理的焊接工艺提供有益借鉴。

3.2仿真技术

机械化机器人焊接管理技术是一种多自由度、多连杆的复杂空间结构体,对此结构体的研制与试验必然会涉及到物理学、动力学、机械学等知识。我们需要明确的一点是复杂的空间结构体一定程度上也会使得动力学与运动学的问题趋于复杂化,有时很难进行计算。这就需要借助机器人,如若不利用机器人作为仿真对象,而仅仅依靠焊接机械手来加以代替,那么工作的效率势必不高,仿真技术的运用不仅能够减少人工压力,而且可以使用电脑图形技术在电脑中形成相应的几何技术,并加以演示,实现高效率运作。

3.3多传感器信息智能融合技术

新形势下,随着信息技术与科学技术的发展,传感器的种类与数量越来越多地使用在机器人系统中,为现代工业的发展做出了杰出贡献。一大批新式的多传感器得到了广泛应用,像超声波触觉传感器、静电电容式距离传感器等。这些传感器的使用改变了传统的单一传感器为主的时代。如今,焊接机器人在运作的过程中还会采用传感器信息智能融合技术,此项技术可以对多种信息进行综合化处理,而且能够通过这些信息理解正确的环境,从而使得机器人系统能够更好的获得与处理各种信息。

4机械化机器人焊接管理技术在我国的运用

从整体上看,我国焊接机器人的运用大多集中在汽车行业、工程机械行业以及铁路机车行业,其中汽车行业是焊接机器人的最大用户,同时也是最早的用户,仅仅是汽车制造与汽车零部件生产企业中的焊接机器人就占所有焊接机器人的70% 多,可见焊接机器人在汽车行业中的运用是十分广泛的。对汽车行业的焊接机器人进行分析,我们可以看到点焊机器人与弧焊机器人的比例是3:2,研究现状表明,当前很多行业大多是以弧焊机器人为主的。20世纪90年代时,我国引进了先进的技术与生产设备,这些都使我国的汽车制造水平达到了前所未有的水平,与此同时,国外的焊接机器人在我国引入,与我国当前的焊接水平进行了融合,促进了我国焊接管理水平的有效提升。

5结论

一直以来,焊接机器人管理技术在工业中都扮演着至关重要的角色,未来焊接机器人还会继续扮演重要的角色。新形势下,我们应充分认识到焊接机器人管理技术的重要性,不断引进先进的技术与管理经验,为提升我国的焊接机器人管理水平奠定坚实的基础。

摘要：随着信息技术与科学技术的发展,传统的手工焊接技术已无法满足现代化高新技术产品制造的数量与质量上的需求。新形势下的焊接技术已朝着焊接自动化的方向发展,由此可见,当前研究机械化机器人焊接管理技术已具有了十分重要的现实意义。本文分析了焊接机器人管理技术的发展历史,并对焊接机器人的工作原理及发展趋势进行了重点阐述。

关键词：机械化,机器人,焊接管理技术,策略

参考文献

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[2]解生冕.机器人双丝共熔化池脉冲MAC高速焊接协同控制模式熔滴过渡行为研究[D].广州:华南理工大学,2012-09-11.

先进焊接技术之智能化机器人焊接 第4篇

关键词：焊接机器人系统组成点焊二次开发

中图分类号：TP2文献标识码：A文章编号：1007-3973(2011)006-060-02

1焊接机器人在焊接中的地位与优势

机器人制造是一种新兴的现代制造技术，对高技术产业各领域以及人们的生活产生了重要影响。焊接机器人是应用最广泛的一类工业机器人，在全世界的工业机器人比例中大约占总数的60％以上。我国目前大约有700台以上的焊接机器人用于点焊和弧焊。

机器人焊接是焊接行业的突破性进步。它相对于传统的焊接刚性自动化方式而言，是一种柔性的自动化新方式。这样柔性主要表现在，想要让焊接机器人完成一项焊接任务，只需焊工给它做一次示范，它就可以模仿人的每一步动作。若要机器人去做另一项任务，不需要改变硬件，对它再作一次示范就可以了。机器人的这种性能，让小批量不同产品的自动化焊接成为了可能。而刚性自动化焊接设备一般都是专用的，只能完成一种焊接任务，通常用于中、大批量焊接产品的自动化生产。

2焊接机器人系统的组成部分

2.1机械手臂

别名操作机，是焊接机器人的操作部分，由它直接带动末端焊枪飞点焊钳实现各种操作，它的结构形式多种多样，根据实际需要，其追求的目标是高质量、高灵活性。

(1)关节式手臂是通用焊接机器人的最常见结构，通常有六个或更多的运动轴。关节式手臂的优势在于它的灵活性高，而且能够到达手工焊接难以到达的区域。

(2)直角坐标式手臂是另外一种结构，它可以用于一些小型的高精度加工和一些需要大型的操作范围的场合。

(3)机床式手臂这种机械手结构类似机床。这种形式的机械手优点是精度高，缺点是机构笨重，占地面积大。简易焊接机器人常采用这种形式

2.2焊接部件

(1)对于电阻焊来说，机器人的末端执行机构需要一个便携式的电阻焊枪。对于电阻焊枪，有两方面的要求。因为焊枪需要重复操作，保证它的坚固性是很重要的。不过，焊枪也必须是紧凑且可灵活操纵的。

(2)对于电弧焊接来说，输出稳定的弧焊电源是必不可少的。

(3)对于激光焊接来说，一系列传输激光的镜片是必要的。激光束沿着机器人手臂传输到工作台，二氧化碳激光通过一系列镜片传输。而一些特别的激光束，如光纤激光，需要利用柔韧的光纤光缆传输。

2.3机器人控制系统

控制系统有3个部分组成。

(1)操作界面。焊接机器人系统最起码需要有生产操作界面与示教编程界面。前者用于选择一个特定的已编程作业，后者用于允许示范和检查焊接操作。

(2)位置控制部分。通过驱动三个或更多的执行器，机器人手臂的末端可以在三维环境中跟随任意路径。

(3)功能控制部分。这部分以一种可控的方式来协调控制机械手臂的运动和所要求焊接的功能。

3点焊机器人具体分析

(1)点焊机器人的应用领域

点焊机器人的典型应用领域是汽车工业。一般装配每台汽车车体大约需要完成3000—4000个焊点，而其中绝大部分是由机器人完成的。

(2)点焊机器人的分类、特征以及用途

1)垂直多关节落地式，工作空间／安装面积之比大，持重多数为1000N左右，有时还可以附加整机移动自由度，主要用于增强焊点作业。

2)垂直多关节悬挂式，工作空间均在机器人的下方，主要用于车体的拼接作业。

3)直角坐标型，多数为4、5轴，适合于连续直线焊缝，价格便宜。

4)定位焊接用机器人，可以承受1000KG加压反力的高刚度机器人。有些机器人本身带加压功能，主要用于车身底板的定位。

(3)点焊机器人的组成部分

点焊机器人虽然有多种结构形式，但大体上都可以分为3大组成部分，即机器人本体、点焊焊接系统及控制系统。目前应用较广的点焊机器人，其本体形式为直角坐标简易型及全关节型。前者可具有1～3个自由度，焊件及焊点位置受到限制；后者具有5～6个自由度，分DC伺服和AC伺服两种形式，能在可到达的工作区间内任意调整焊钳姿态，以适应多种形式结构的焊接。

4激光焊接机器人具体分析

激光焊接机器人的应用领域由于现在的电子装置、数码产品向着微型化发展，集成电路元件的引脚间距变得越来越小，部件之间的空间也越来越小。激光焊接机器人系统就被应用于手机，笔记本电脑，数字相机的微小部件焊接。而且，在航空航天军工制造，高端汽车部件制造领域，激光焊接机器人也有应用。

5弧焊机器人具体分析

(1)弧焊机器人的应用领域

由于弧焊在各种行业得到了普及，所以它在汽车、机械、金属等许多行业中都有应用。

(2)弧焊机器人的分类

从机构上划分，分为直角坐标型和关节型的弧焊机器人。

(3)弧焊机器人的组成部分

1)机器人机械手

2)周边设备弧焊机器人只是焊接机器人系统的一部分，还应有行进机构。通过这些机构来扩大工业机器人的工作范围。

3)焊接设备包括焊接电源和送丝机构

4)控制系统与外围设备的连接工业控制系统不仅要控制机器人机械手的运动，还需控制外围设备的动作、开启、切断以及安全防护。

6焊接机器人的二次开发(智能化)

一般工业现场应用的焊接机器人大都是示教再现型的，这种焊接机器人对示教条件以外的焊接过程动态变化和随机因素干扰等不具有适应能力。这就需要对本体机器人焊接系统进行二次开发。通常包括给焊接机器人配置适当的传感器，柔性周边设备以及相应软件功能。这些功能大大扩展了基本示教再现焊接机器人的功能，从某种意义上讲，这样的焊接机器人系统已具有一定的智能行为。目前，这种焊接机器人智能化系统已成发展趋势，现行机器人焊接智能化系统由以下几部分组成(1)任务规划技术；(2)焊接环境等的传感技术；(3)协调控制技术；(4)人机交互界面：(5)机器人控制技术。

7焊接机器人与人工焊接比较

在西方发达国家，随着技术的发展，焊接机器人的价格指数在不断地降低，而相反的是，劳动力成本的持续提高为企业带来了很大的压力。虽然焊接机器人的价格依旧高于劳动力，但它只是一次性投资比较大，而工人在焊接中可能遇到事故，这都需要企业来赔偿，高质量的焊接机器人发生事故，造成损失的概率非常之效。所以采用焊接机器人带来的利润比采用人力才来的利润大。而且，焊接机器人的焊接接头质量远远不是人工焊接所能够比拟的，采用焊接机器人，无疑能够提高企业的产品质量。

8我国焊接机器人的发展与挑战

我国的工业机器人从863科技攻关开始起步，现在已基本掌握了焊接机器人的制造技术、控制系统和软件技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷涂、弧焊、点焊等机器人。但总的来看，我国的焊接机器人技术及其工程应用的水平与国外比还有一定的距离。第一是数量，根据统计，日本有将近40万的工业机器人，而我国，尚没有形成没有形成机器人产业。第二是批量大小，当前我国的机器人生产是根据单个用户的要求进行小批量生产，而国外在大型、成套装备方面有很大优势，并且在成套装备的高技术化方面，取得了巨大的进展。在崭新的21世纪第二个十年，面对新的机遇和挑战，不仅要紧跟世界科技发展的潮流，研究与开发具有自主知识产权的基础制造装备：而且，通过引进和消化，吸收一些现有的先进技术，站在巨人的肩膀上，尽快缩短和别人的差距。

9结论

焊接烟尘净化器安全技术操作规程 第5篇

第一章

技术性能

1、型号：

SD—YQJ

2、机组形式：

移动式

3、风量：

1800—2540m/h

4、电机功率： 1.5KW

5、工作电压： 380V

6、防护等级：

IP

7、吸气臂长度：

4m

8、软管直径：

Φ160mm

9、重量：

60千克

第二章

安全操作规程

1、不得用于易燃易爆气体的净化。

2、设备的开关、指示灯必须保持齐全完好，不得缺损，必须设有良好的接地（接零）线。

3、吸气罩与软管之间、软管与底座之间、上盖口、两个过滤单元之间、过滤单元与设备之间等必须封闭严密，不得有漏风现象，以免影响吸气和净化效果。

4、保护好设备的电源电缆，注意防热、防油、防利器、防轧压等。

5、使用时，设备必须放置平稳，刹牢轮子。

6、设备使用时，禁止打开上盖。

37、当压力警示灯显示时（或发现吸气风量变小），必须对设备的两级过滤单元进行清吹，步骤如下： 7.1、断开电源。

7.2、打开设备上盖的揿扣。

7.3、两人以上共同合作，把扶牢靠吸气臂，缓慢打开上盖，并将吸气臂放置牢靠。

7.4、将两级过滤单元分别取出，用压缩空气轻轻反向吹扫过滤单元。禁止采用抖动或大风量突然喷吹的方法，防止损坏过滤单元。

7.5、以相反的顺序安装好过滤单元、上盖，扣牢揿扣。

8、当发现净化器无净化作用时（设备下部出现有颜色的焊烟），应停止使用，检查并更换损坏的过滤单元，步骤同上。

9、使用时，拉推、旋转吸气臂应缓慢操作，不得用力过猛，有卡堵等现象，禁止强行拉推、旋转吸气臂，防止损坏。

10、使用时，应将设备放置在距作业点3米之内的地方，吸气罩放置在工作人员的正面或侧面，吸气罩距作业点300mm左右或认为是最佳吸气效果的位置。

11、使用时，高热的焊接（切割）工件及焊条头不得触碰到吸气罩或吸气软管上，防止损坏。

12、设备应注意防潮，以免损坏过滤单元。

焊接机器人操作技术 第6篇

Welding Workcell

ABSTRACT: This paper describes work underway to evaluate the effectiveness of voice recognition systems as an element in the control of a robotic welding workcell.Factors being considered for control include program editor access security,Preoperation checklist requirements, welding process variable control,and robot manipulator motion overrides.In the latter two categories, manual vocal control is being compared against manual tactile control and fully automatic control in terms of speed of response, accuracy, stability, reliability.And safety.Introduction

Voice recognition technology is now recognized as a potential means for easing the workload of operators of complex systems.Numerous applications have already been implemented, are in various stages of development, or are under consideration.These include data entry,control of aircraft systems, and voice identification and verification for security purposes.Voice control has also been proposed for use aboard the space station.One prime area for application would be control of some functions of robots used for intraand extravehicular inspection, assembly, repair,satellite retrieval, and satellite maintenance when a crewmember is serving in a supervisory capacity or the system is operating in a teleoperation mode.Voice control of sensors and process variables would free the crewmember’s hands for other tasks, such as direct control or override of the manipulator motion.Similarly, the workload associated with control of many onboard experiments could be eased through the use of this technology.This paper describes the application of voice recognition for control of a robotic welding workcell.This is a complex system involving inputs from multiple sensors and control of a wide variety of robot manipulator motions and process variables.While many functions are automated, a human operator serves in a supervisory capacity, ready to override functions when necessary.In the present investigation, a commercially available voice recognition system is being integrated with a robotic welding workcell at NASA Marshall Space Flight Center, which is used as a test bed for evaluation and development of advanced technologies for use in fabrication of the Space Shuttle Main Engine.In the system under development, some functions do not yet have automatic closedloop control, thus requiring continuous monitoring and real-time adjustment by the human operator.Presently, these ovemdes are input to the system through tactile commands(;.e..pushing buttons.turning knobs for potentiometers, or adjusting mechanical devices).Since the operator monitors the process primarily visually, he must either look away from the process to find the proper button or knob or rely on“muscular memory”much as a touch-typist does.In the first case, the time of response to a deviant condition may be excessive.In the second case, there is an increased probability of a secondary error being introduced by the operator.A voice recognition system could reduce the response time required from the operator.The probability of pushing the wrong button should similarly be reduced.Also, operator fatigue should be minimized.Since the operator can continuously monitor the process during override input, the effect of the change can be observed more quickly.Thus, if the desired value is exceeded and reverse correction is required, it should be accomplished more quickly, allowing less overshoot.This reduction in oscillation about the desired value makes the system more stable.Another factor that can be improved is operator safety.In a safety-critical situation,the robot’s operation can be halted immediately by use of the “emergency stop,’’ or E-stop, mode, which is initiated, conventionally, by depressing a large button.If an operator inadvertently finds himself in a hazardous situation, it may be necessary for him to initiate the E-stop sequence.Should the operator not be within reach of the button,however, he may be unable to take the necessary action, and, as a result, could suffer serious injury.Having the capability of stopping the robot by issuing a voice command could significantly improve the operator’s safety by enabling him to stop the robot even when not within reach of the E-stop button.Manual corrections are occasionally required to adjust the location at which the weld filler wire enters the weld pool.Proper entry location is absolutely critical to sound weld quality.Adjustments are made either by manually adjusting mechanisms that hold the wirefeed guide tube or by issuing tactile commands to a servomechanism.Use of a voice recognition system could eliminate the need for the operator to place his hand within the working envelope of the robot end effector or, if servomechanisms are employed,could improve speed of response and stability.Another aspect of robot operation in an industrial environment that is very important is the security of a program editing capability of the system.Under no circumstances should any unauthorized person be able to enter this programming mode and alter the robot’s program.A voice recognition system can provide the necessary security by allowing access only for individuals who are authorized and whose voices can be identified by the system.Background

Robotic welding is under development by NASA and Rocketdyne for the automation of welds on the Space Shuttle Main Engine that are presently made manually.The programmability of a robot can reduce the percentage of welding defects through a combination of consistency and repeatability unattainable by its human counterparts.To do this, the robot is programmed to a nominal weld path and level of weld process parameters(i.e., current, travel speed.voltage,wire addition rate).Some adjustment of these values is often necessary due to conditions changing during the weld.A human making a manual weld accomplishes this adjustment readily, while a robot must rely on the limited talents of sensors and the ability of the operator to override functions when necessary.System Integration

The basic elements of the workcell system are shown diagrammatically in the illustration.The ultimate goal of the system development work in progress is to generate robot manipulator programs and weld process programs off line, download them to the workcell supervisory computer, then use sensor subsystems to make closed-loop corrections to the robot path and process variables.Offline programming is being done with an Intergraph modified VAX 780/785-205 computer system with Interact color graphics workstations.Deviations between the programmed robot path and the actual required path are observed and corrected by a sophisticated vision-based sensor developed for this application by Ohio State University.This sensor system is also designed to permit measurement of the molten weld pool surface dimensions and correct welding current level to maintain the weld pool dimensions within desired limits.Presently, a number of functions are still controlled manually, and manual overrides capability is required for all functions.As stated in the Introduction, use of voice recognition may improve the accuracy and speed of response of these manual overrides.To explore this technology, a Votan VRT 6050 stand-alone voice recognition terminal has been integrated into the workcell.This system provides continuous speech recognition of up to 10 sets of words with 75-150 words per set.The integration of the voice recognition system is broken into analog and discrete signals for control.The voice recognition system connects to the control computer through a standard RS232-C communications link.Discrete Control Signals

In this project, most of the control circuitry is based on discrete digital signals.This is due to the on/off state nature of the circuits to be controlled in the robot controller.The circuits of the system to be controlled by the voice recognition control computer(VRCC)by discrete signals are the emergency stop circuit and the positive jog and negative jog circuits for motion control.Since the safety of the operator is paramount in any automated workcell, the voice recognition system should be incorporated as a safety feature.To accomplish this, the VRCC has been interfaced into the workcell emergency stop circuit.The emergency stop circuit in the robotic workcell will shut down the welding process and the mechanical motion of the manipulators.Through the use of a digital signal from the VRCC, a relay is energized that interrupts the necessary circuits in the weld power supply and robot controller.With the use of the voice recognition system as a safety control for this workcell, we have added a third level of redundancy into the emergency stopping ability of the operator(in addition to the present emergency stop buttons).Manipulator motions are controlled through an axis select button in conjunction with a positive or negative jog button that is depressed by the operator.Once the operator has selected an axis, he depresses one of the jog buttons for the desired travel distance.This function was selected to be controlled by the VRCC because of its utilization during automatic operation of the manipulator to correct trajectory errors.The circuitry necessary to control this operation draws the signal to ground through the activation of relays for the positive or negative jog motion.Because motion is achieved only as long as these signals are active low.they can be controlled by discrete digital signals from the VRCC.Analog Control Signals

There are many variables that affect the quality of weld during the welding process.but the welding current has the greatest effect over a small range of values.It was for this reason, that the welding current was chosen to be controlled by the voice recognition system.The welding power supply controls the current level through a voltage circuit that uses a range of 0-10 V DC.These voltage values are converted to current levels from 0 to 300 A for welding.A digital-to-analog converter is used in conjunction with a multiplying circuit.The converter allows the VRCC to control a voltage level that is used by the weld power supply to achieve the proper welding current.The multiplier circuit is necessary to allow the weld power supply to be controlled by the other subcontroller used in the workcell.Experimental Investigation

The accuracy and speed of response of corrections to robot manipulator motion and welding process variables made with the VRCC are being compared with those made with the original control system.Step input errors to robot motion and welding current are introduced randomly into the robot program.By graphically recording relevant system output signals,the time required for the operator to detect the change and initiate corrective action may be measured.Response accuracy and stability may also be gaged through similar analysis of the relevant recorded system output signals.Conclusions

Future work will investigate voice control of welding filler wirefeed speed and location of wire entry into the weld pool.Also to be investigated is voice control of welding arc voltage override.Later, restriction of access to the robot program editor by voice recognition may be implemented.The use of voice recognition technology for manual supervisory control of industrial robot systems is very promising.This technology has application for aerospace welding due to the need to have constant human supervision over a multitude of process parameters in real time.Future development of this technology will permit rapid expansion of its application to both robotic and nonrobotic processes.Acknowledgment

Special thanks to Mr.Jeff Hudson of Martin Marietta Corporation for assistance in the preparation of the illustration presented in this article.References

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摘要：本文论述了使用声音识别技术的焊接机器人工作单元在工作过程中的效果、程序编辑者接近机器人的安全﹑试行运转的必要性﹑焊接过程的控制变量﹑机器人操作者的动作规范等因素给与考虑。在焊接过程控制和操作动作两个方面，按照反应速度﹑定位精确性﹑焊接稳定性﹑焊接可靠性和安全性把人工声音控制与手工触觉控制和完全自动化控制进行了比较。

绪论

声音识别技术已经成为可能缓解操作者工作负担的一种有潜力的复杂系统。许多应用已经落实,或正陆续开发,或正在研究之中。这些措施包括数据的输入﹑飞机的控制﹑和以安全为目的的语音识别。

许多应用语音控制技术还建议用于太空站.一个主要的应用领域将机器人控制功能用于太空舱内检查、装配、维修、卫星回收、维修卫星,是在船上服务的监督能力和系统运作模式的反馈.声音感应器和过程控制的变数将使船员影响他手上的其它工作,例如直接控制或推翻的操纵议案。同样,利用工作量控制机载实验这种技术可以缓解许多工作负担。

这份文件描述应用语音识别控制的焊接机器人工作单元。这是一个复杂的系统,涉及多个传感器及控制投入各种机械操作件和变化多样的工艺参数。虽然许多功能是自动化，且为人类监督管理能力所控制,但在必要时随时准备超越这些功能。在当前的调查中，在美国航天局的马歇尔空间飞行中心可供商业使用语音识别系统结合了焊接机器人工作单元的技术，这一技术作为试点的评价和开发先进技术并用于制造航天飞机主发动机。在系统开发中，有些功能尚不具备自动跟踪控制,因此需要不断地人力监测和实时调整操作。目前,该系统投入方案是通过触觉指令(即： 推动按钮.旋转电位计、或者调整机械装置)。由于操作过程中,主要监测者必须考虑在远离的过程中寻找适当的按钮或把手或靠像打字员一样那种打字时的肌肉记忆。第二种情况，可能由于操作者的的二次反应而增加了错误发生的可能性。

一个语音识别系统可减少操作者的反应时间。操作者按错按钮的可能性了同样的也会减少。并且,操作者劳累也会大大减小。

由于在方案运行的过程中操作者不断监测，可以更快地观察到运行状况改变所带来的影响。因此,如果超过了预期值,应该更快纠正,，但不能太过度。这对减少振荡,使系统更加稳定的实现了预期的价值。

另一个因素是可以改善操作者的安全.。在一个安全的紧急情况下，机器人的操作者可以采取紧急停止来停止其运行，这种紧急停止模式一般来说是设置一个大按钮，按惯例是一种经常用的方式。如果操作者无意中发现自己在危险的情况下，这时也许他有必要采取紧急停止这种模式。如果操作者不能够按到的按钮，可他也没有能力采取必要的行动时，这样下去，他可能会受重伤。如果操作者者能通过发出声音指令来停止机器人的运行那将会大大的改善操作者的安全，即使操作者在不能按到紧急停止按钮无法停止机器的情况下也将很安全。

手工调整有时候需要适应焊丝填充到焊接溶池中的位置。填充到正确合适的位置是焊接质量的关键。既可通过手工调节机制来控制送丝导管也可给自动控制装置发出移动指令来进行调整。使用语音识别系统可以让操作者者不必再把机器人控制效应得指令文件拿在手中，如自动控制装置被使用，可以改善操作的反应速度和运行稳定性。

另一方面，编辑系统程序权限的安全是工业机器人在作业环境中很重要的一个安全。在任何情况下，任何未经授权的人能进入程序编辑模式，并且可以改变机器人的控制程序。一个语音识别系统，可提供必要的安全，使他们那些久久是获得授权的人的声音，才能被机器人系统识别。

背景

美国航天局正在开发焊接机器人并且焊接自动化设备来代替目前正在用手工焊接的航天飞机的主发动机。使用该机器人的程序，可以通过用手工来难以做到的焊接一致性和重复操作来达到减少焊接缺陷的比例。为此，焊接机可以编成控制额定的焊接通路和所需要的焊接过程参数，(即焊接电流、焊接速度、焊接电压、送丝速度等)。当焊接条件改变的时候做一些有价值调整是很有必要的。一个人用手工来操作焊接时作出调整是很容易的，但是机器人的调节靠传感器的智能和必要的人工操作者的方案调节。

系统综述

机器人工作系统的基本情况如图表所示，最终的系统开发工作是编辑操作的程序和焊接过程生产线的控制程序，下载这些程序到控制工作单元的电脑，然后使用子系统传感器修正机器人的运行路径和过程，使其可变。利用VAX 780/785-205电脑连接到彩色图形处理工作站来进行图表处理实现脱机设计。机器人由于程序编辑和实际需要之间的偏差是通过俄亥俄州大学研究的精密的视觉传感器来发现和纠正的。这种传感系统也设计成允许测量焊接溶池表面尺寸和改变电流大小来调节焊接溶池保持理想的形状。目前，仍有许多功能人工控制，而且各个方面的功能都需要人工的操作。如前绪论中所述，引进声音识别技术可以改进人工操作的准确性和反应速度。为研究这项技术，Votan VRT 6050声音识别单机终端被引入到机器人的工作单元中。这个连续的语音识别系统可以提供多达10套，每套有75—150句话。

把语音识别系统的模拟和离散信号输入控制。语音识别系统通过RS232-C的通信连接到控制主机。

图1焊接机器人系统设计

离散控制信号

在这个项目中，大多数控制电路是基于不同的数字信号。这主要是用在一些国产性质的机器人控制器上的。通过语音识别技术控制的计算机来控制的电路系统是通过一种离散信号来控制，这种信号有紧急停止电路和积极响应和消极响应电路的功能。

因为任何自动化工作单元中操作者的安全是必须保障的,所以应把语音识别系统的安全也考虑在内。为达到这一目标，贞技术已引入紧急停止电路的工作单元。机器人工作单元中的紧急停止电路将会停止焊接过程的终止操作者的操作。通过使用数字贞信号，需要中断焊接动力供电线路和机器人控制器的继电器被广泛使用。由于在这一工作单元中使用的语音识别技术这一安全系统，我们又增加了第三种供选择的紧急停车的方案（除了现在已经有的紧急停车按钮）。

方案是通过操作者在轴配合正按钮或负按钮之间选择来实现控制的。一旦操作者选择了轴，它可以在理想的距离之内控制负按钮。这种功能的选用是通过控贞信号来控制的，因为贞信号的使用在自动操作中可以纠正运行的错误。在这一操作中有必要通过继电器的正负极的地面信号来达到目的。只因为这些信号很微弱才能达到目的。他们可以通过贞信号远距离控制。

模拟控制信号

有很多因素影响焊接过程的质量，但是焊接电流对焊接质量的影响绝不是一个小的因素。正因为如此，所以焊接电流被选择为声音识别系统控制的对象。

使用0—10V直流电压来控制焊接电源从而控制电流大小，这种电压可以使电流在焊接过程中从0—300A之间变化。数子—模拟转化器配合的电路在广泛的使用。这种转换器允许贞信号控制电压的大小从而使电源能提供合适的焊接电流。这种电路必须允许焊接电源通过工作单元中的其它辅助设备来控制。

实验研究

在准确性和反应速度方面通过贞信号控制的各种焊接过程与原始的控制系统进行了比较。目前焊接机器人操作的的输入误差提和焊接电流已经被引入到机器人程序中。通过图表记录了系统相关的信号，可以通过操作者发觉错误和纠正这一错误所需要的时间来衡量。反应的准确性和稳定性也可以通过类似的记录仪器来分析系统信号的输入。

结论

今后的工作将会把语音控制技术应用到焊丝填充速度焊丝填入溶池位置的控制，也会将该技术用在弧焊电压控制上。以后，那些现在在机器人编程受到限制的的方案在采用语音识别技术之后有可能实现。

利用语音识别技术控制工业机器人系统非常有前景的。由于航空焊接需要大量人力监管过程实时参数控制所以这项技术已申请用于航空焊接。这一技术的未来发展将可迅速扩展为机器人的应用和非机器人的处理过程。

致谢

在此特别感谢Martin Marietta 公司的Mr.Jeff Hudson协助编作本篇论文。

参考文献