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1.4 主要研究对象及研究内容
1.4.1研究对象
在汽车车身焊装工艺中，点焊机器人处主导、CO2弧焊机器人处辅助地位，而焊接机器人的应用则加速实现了车身制造的柔性化（Flexibility）、产量化与自动化的进程。车身制造厂要达20万辆以上的年产量，几乎都须采用机器人焊装线。这不仅是车身整车及零部件生产率要求，更源于机器人焊装生产线具有柔性，适应了市场对轿车车身改型生产的需求，同时，焊接质量得到保证。
故在本文的研究对象汽车车身焊接机器人的焊接方式选取为点焊。欲达到的目标是：实现由初始位置到达工作位——焊点的运动仿真。在设计上，由于执行件为C型电焊钳，重量适中，强度要求并不是很高，故设计中主要考虑的是焊接机器人的外形尺寸、工作空间和安装位置。
1.4.2 研究内容
一、软件的深入学习和熟练使用。如ADAMS、SolidWorks、AutoCAD等软件。 运用ADAMS进行虚拟样机分析与仿真；运用SolidWorks进行三维实体设计；运用AutoCAD进行二维工程图绘制；运用SolidWorks Simulation进行有限元分析。
二、焊接机器人的外观、外形尺寸、传动方案、电机型号选取、工作空间、安装位置、技术指标。
1.5本章小结
本章主要介绍了工业机器人的背景、意义及国内外对工业机器人研究的现状，然后介绍了焊接机器人在汽车工程技术领域的应用，最后介绍了本文的研究对象和研究内容。
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第二章 汽车车身焊接机器人的结构确定及ADAMS运动
仿真
2.1焊接机器人主要结构综述
设计之初，结构问题是首先要解决的问题。在设计流程上，其关系到实体建模这一环节；在实际应用上，外形结构尺寸与机器人的工作空间及运动参量密切相关。 现今，点焊机器人的结构主要由其运动的自由度数量和种类决定。主要结构有如下三种：
1) 机床式 这种机械手结构类似机床。其达到空间位置的3个运动 (x，y，z)是由直线运动构成，其末端操作器的姿态由旋转运动构成，如图 2-1 所示，这种形式的机械手优点是运动学模型简单，控制精度容易提高；缺点是机构较庞大，占地面积大、工作空间小。简易和专用焊接机器人常采用这种形式。
图2-1 机床式机械手
图2-2 正置式全关节机械手
2) 全关节式 这种机械手的结构类似人的腰部和手部，其位置和姿态全部由旋转运动实现，图 2-2为正置式全关节机械手，图 2-3 为偏置式全关节机械手。这是工业机器人机械手最普遍的结构形式。其特点是机构紧凑、灵活性好、占地面积小、工作空间大，缺点是精度高、控制难度大。偏置式与正置式的区别是手腕关节置于小臂的外侧或小臂活动范围，但其运动学模型要复杂一些。目前焊接机器人主要采用全关节式机械手。
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图2-3 偏置式全关节机械手
图2-4 平面关节机械手
3) 平面关节式 这种机械手的机构特点是上下运动由直线运动构成，其他运动均由旋转运动构成。这种结构在垂直方向刚度大，水平方向又十分灵活，较适合以插装为主的装配作业，所以被装配机器人广泛采用，又称为 SCARA 型机械手，如图2-4所示。
综上所述，结合汽车车身焊接生产线的特点，选用全关节式焊接机器人，以满足机构紧凑、灵活性好、占地面积小、工作空间大等特点，能够有效地进行焊接生产线的组装。
在焊接机器人的实体外形方面，图2-5展示了一些已投入生产使用的产品。
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图2-5 焊接机器人外形结构汇总
2.2 汽车车身焊接生产线综述
汽车车身焊接生产线是指通过焊装工艺完成完整产品的综合生产线，通常包括辅助设备、传输设备、焊接设备等。具体包括以下部分：
一、车身焊装夹具
焊装夹具主要对焊接薄板冲压件进行可靠定位与夹紧，保证车身各部分有正确的相互位置及几何形状、保证车身装配焊接工艺的正常进行。汽车车身焊装夹具是随汽车的大规模生产而发展起来的，是汽车焊装的必须装备。随着汽车性能和生产自动化水平的提高，对汽车车身焊装夹具的要求也越来越高。车身焊装夹具根据自动化程度和使用的要求，主要有手动夹具和气动夹具两种，根据控制方式的不同，气动夹具又可分为气控、电控两种形式。一般情况下，焊装夹具由定位元件、夹紧元件及支撑机构等部分组成。 二、传输装置
传输装置在车身生产线中负责各组合部件的对接，是实现大规模生产的必不可少的设备。传输装置的种类很多，根据车间情况可以采取不同的方式。大致可以分为：空中运输式如连续式悬挂链、用于间歇生产的自行葫芦悬挂线等；地面运输式如地面链、板式链等；机器手等。由于传输装置在生产中的重要作用，它
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的工作效率直接影响着整个生产线。因此，传输装置自动化程度将直接代表着整个焊装线的自动化程度。 三、焊接设备
焊接设备主要负责对整个车身覆盖件进行分块连接的作用。目前，汽车生产过程中所使用的焊接设备主要包括点焊焊枪，凸焊设备，缝焊设备等。就整个汽车车身焊装线而言，它大体包括车身侧围总成线、车身门盖总成线、底板总成线、车身焊装主线等。其中每部分又有相应的主线、子线、左右对称线和独立岛。根据生产节拍、自动化程度及生产方式等的不同，每条线又分为若干个工位；各工位间通过传输装置连为一体，每工位负责完成一部分工作。
其中，电阻焊是国内车身焊接所采用的主要的焊接方式。电阻焊一般是使工件处在一定电极压力作用下并利用电流通过工件时所产生的电阻热将两工件之间的接触表面熔化而实现连接的焊接方法。在车身焊接生产中大量采用了电阻点焊，焊点数多达数千个。
图2-6为车间中汽车车身焊接生产线实景。
图2-6 汽车车身焊接生产线实景
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