包括数字化装配与CAD集成技术；产品机器人化装配规划生成技术；产品可装配性模糊评价。
③机器人柔性装配系统设计技术
其中单元技术：供料系统智能化设计、末端执行器快速执行、物流传输及其控制与通讯；集成技术：柔性装配线仿真软件、管理系统。
④可重构机器人柔性装配系统设计技术
开展基于任务和环境的动态重构机器人柔性装配系统理论研究；系统基于自治体（Agent）的分布式控制技术及系统各单元体间的协作规划。
⑤装配力觉、视觉技术
包括高精度、高集成化六维腕力传感技术；视觉识别与定位技术。 ⑥智能装配策略及其控制 包括装配
状态实时检测和监控；装配顺序和路径智能规划及控制技术。
（5）多传感器信息融合与配置技术
①机器人的传感器配置和融合技术在水泥生产过程控制和污水处理自动控制系统中的应用
包括面向工艺过程的多传感器融合和配置技术；采用智能传感器的现场总线技术；面向工艺要求的新型传感器研制。
②机电一体化智能传感器
包括具有感知、自主运动、自清污（自调整、自适应）的机电一体化传感器研究；面向工艺要求的运动机构设计、实现检测和清污的自主运动；调节控制系统；机器人机构和控制技术在传感器设计中的应用
1.4．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段及途径：
根据不完全统计,我国拥有点焊机器人集成系统的厂家约20余家。这些焊接机器人集成系统,全部是进口的。包括:igm、Cloos、ABB、及3K等厂家的产品。设备购置费用很高，应用却不理想。
1.4.1应用的具体情况如下：
1）几条焊接机器人柔性生产线，全部不能实现设计功能。较好的生产线，做单机使用；应用较差的生产线，差到千余万元的设备，一次没有应用。
2）焊接机器人单机也没有达到设计要求。 1.4.2焊接机器人应用效果不良的原因
1）在工艺设计中，对设备选型没有深入研究，以为机器人是“万能”的。选择的焊件，几十点甚至百点焊点，即使机器人具有起始点寻找和跟踪能力，由于待焊焊点的偏差，机器人在完成焊接20-30%，或者40-50%焊接后，夹持的焊枪就可能偏离焊点了。有这样一个设计，要求用一条机器人柔性焊接生产线，完成推土机几个大焊件的焊接，这几乎是不可能的。
2）焊坯制造精度低。焊接的前序，存在两个问题：一是下料精度低，达不到要求；二是组对精度低。由于切割下料的热变形，焊件的板坯误差较大。下道工序又在低精度的搭焊模上组对，制坯。这样，生产的焊坯，其待焊焊点的互换性很差，满足不了示教精度要求。笔者目睹，其主梁6条主要待焊焊点的间隙，大小相差10mm之多。进口的机器人，就在车间里，没法使用。
本课题拟在焊接机器人现有基础上对其的机械部分进行适当合理的调整，在市场需求和性价比高的前提下，采用目前先进的步进（伺服）电机、位置检测装置、先进的设 计理念等使其更能为其完全实行自动化奠定基础。
自动焊接设备的焊接执行部件，拟采用旋转副驱动方式。因旋转副摩擦力小于移动副摩擦力，运动灵活，可以灵活改变焊枪的姿态，更适用于全方位自动焊接。驱动同样的焊接执行部件，电动机功率可以减小，进而减轻焊接机头的质量。焊枪位置传感器尽量安装在末级减速轴上，直接检测焊枪的位置和姿态。这样的安装方式，不存在国内外全自动焊接设备通过间接方式检测焊枪位置的问题，控制精度更高。全自动焊机设备上的存储器，存储焊点跟踪控制程序和部分焊接参数，更多的焊接参数存储在焊接电源内，以利于发挥焊接电源生产厂家的技术优势。
对焊枪的驱动拟采用步进电机。步进电机是一种能将数字输入脉冲信号转换为旋转运动的电磁执行元件，它本身所特有的高精度、无漂移、无累计误差等优点，使他成为目前机
电一体化产品中，唯一能使用开环控制技术的伺服和执行的元件。目前，高精度步进电机驱动技术已十分成熟，且具有控制系统结构简单、工作可靠、成本低廉的优点。步进电机不是电压控制型元件，而是频率型控制元件。步进电机转动的快慢、角度决定于数字脉冲信号的频率。即使放大器的“零漂移”使控制信号的幅度改变，也不会改变步进电机的转速。而采用计算机产生的控制信号是很稳定的。因此，拟采用步进电机，以使焊枪的位移更准确。
2焊接机械手设计的总体构想 2.1 焊接机械手的组成
所谓焊接机器人，一般指6轴机器人本体，夹持重量为6kg，也就有6个自由度：X，Y，Z用于定位，偏转l)角用于定向，能够沿着三维曲线运动，到达任意角度的任意位置；另外，还包括一套控制系统和焊接系统（焊接电源、焊枪、焊接软件系统等）。为完成一项点焊机器人工程，除需要点焊机器人以外，还需要使用的后边设备。点焊机器人与周边设备组成的系统，称点焊机器人集成系统。
经济型点焊机器人主要应用在焊点分布简单，焊接工作量大，焊接劳动强度大、焊接环境恶劣的工作。一般焊接机器人要求周边设备的传动精度偏高。
图2.1
自动焊接设备的结构
整机结构：自动焊接设备由焊接机头、行走环行导轨、控制系统组成，结构上个为一体。（如上图2.1）
控制系统：包括微型计算机（或笔记本电脑）和控制箱，微型计算机由朱基、键盘、显示器、输入设备、输入输出接口等组成；控制箱由输入输出接口电路、功率驱动电路和焊枪位置控制的各种模板组成。
焊枪位置控制：采用焊枪位置信号、送死控制模板、弧压控制模板、机械电弧摆动模
板等实现焊枪位置的控制。在管道全方位自动焊接时，生产工人需要跟随焊接机头对焊枪位置作适当的调整。
焊枪作业方式:
焊接电源：控制焊接工艺参数的旋钮、按键都集中在控制盒或焊接机头上，通过旋钮、按键操作改变焊接工艺参数，因此，弧焊电源是一个专用的焊接电源。
对成熟焊接工艺的继承和再现：焊接执行部件是焊接机头，其在焊接过程中应作多种复合远动，是焊枪保持一定的姿态。但受焊接机头运动自由度的限制，不易实现多种的复合远动。因此，焊接工艺参数的制定需要工艺试验，一般采用分段法，需要生产工人跟随焊接机头对焊枪位置作适当的调整，对成熟焊接工艺的继承和再现性差。
2.2 总体方案的确定
所谓的方案，就是为了实现某种运动而专门对装置本身作出的总体实现思路和具体的实践内容。
机械手系统总体方案的内容包括：系统运动方式的确定，伺服系统的选择，执行机构的结构及传动方式的确定，计算机系统的选择等内容。应根椐设计任务和要求提出系统的总体方案，对方案进行总体分析和论证，最后确定总体方案。
系统运动方式的确定：
焊接机械手按运动方式已经由题目归定好了，选用5轴联动式。 伺服系统的选择：
旋转、摆动机构采用开环控制系统，选用快速步进电机。开环控制系统无检测元件，系统结构简单，造价低，调整和维修都容易。
执行机构传动方式的确定：
为保证系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装配时，应考虑以下几点： （1）尽量采用低摩擦的传动和导向元件。 （2）尽量消除传动间隙。
（3）缩短传动链。缩短传动链可以提高系统的传动刚度，减小传动误差。可以采用预
紧以提高系统的传动刚度。例如，在丝杠的两支承端轴向固定，并加预紧拉伸的结构等来提高传动刚度。
2.2.1总体布局的确定
总体布局就是解决装置各个部件间的相对运动和相对位置，并使装置有一个协调完美的造型。
总体布局的依据：工件尺寸、形状、重量、加工方法及工艺要求。
本课程设计的题目为5轴机械手，其运动机构为摆动机构及其减速机构和旋转机构。其总体布局有如下图2.2
装置的总体布局要通过联系尺寸来体现，联系尺寸也是结构设计的关键。初步确定的联系尺寸是个部件的设计依据，并通过部件的设计，还应对联系尺寸进行必要的修改，最后确定装配总图。
联系尺寸包括：
(1).机械手的外型尺寸，长宽高，及个部分的轮廓尺寸。 (2).各部件的连结、配合和相关位置尺寸。 (3).移动部件的行程和极限位置，调整位置。 (4).驱动装置和控制器以及执行器的位置和间距等。