目前，对自动焊接设备国内外研究人员进行了相关研究，角焊缝跟踪控制算法与超声波测距技术相结合，使焊接机器人能够在很长时间内自动跟踪连续空间分布中的焊缝，大大提高了为高厚度、低强度且常用于石油和天然气等行业的合金钢板设计纵向对接和角焊系统，以控制冷却速度，减少零件应力和变形。智能机器人激光焊接系统设备的研发，解决了传统弧焊工艺中零件装配误差的长度和高概率问题；开发和设计自动机器人检测和人工干预系统以修复局部焊接大大提高了编程效率。灵活的焊接工作站是在播种机机架开发的基础上设计的，有效解决了播种机不同机架安装型号的焊膜宽度不同的问题。基于弧焊机器人的焊接自动化工作站采用MAG焊接方法焊接床支架，与传统的人工焊接相比，提高了40%以上的工作效率。无手工教学程序的全自动焊接系统的设计使机器人能够按照预定的焊接顺序自动焊接，并在焊接过程中实时调整路径，提高了船舶典型板的焊接效率。
1.研究目的
项目是研究一种机器人智能工作站，替代人工取标签牌、人工焊接、人工挂标签牌，提高自动化水平，推进钢铁行业转型升级。(1）提高岗位安全。现场环境差，安全隐患多，特别是现场吊钢穿插作业带来的不安全因素。应用机器人代替人工操作，减轻岗位安全压力。(2）加快挂牌节奏。机器人智能工作站与钢铁厂智能称量系统、生产自动化系统对接，自动根据指令进行操作，不存在怠工情况，提高挂牌节奏。(3）减少重复性操作。取牌、上铆钉、串牌、焊接，每个班上千件，重复性劳动强度大，这正是机器人最适合完成的动作。(4）改善职工操作环境。标签牌取牌、焊接挂牌在室外操作，现场高温、粉尘、噪音，吊钢穿插作业等，操作环境较差。
2.工作站描述及组成
本工作站用来完成电机底座外壳、电机内芯和法兰盘的装配，主要由ABBIRB120型机器人、工具架、吸盘工具、手爪工具、立体仓库、变位机、旋转物料台、传送装置等部件构成。其中，工具架用来存放吸盘和手爪工具，立体仓库用来存放电机底座外壳，旋转物料台用来存放电机内芯，传送装置用来进行法兰盘上料，手爪工具和吸盘工具用来夹取不同的配件。首先使用手爪工具从立体仓库中抓取电机外壳放置到变位机的夹持工位，然后从旋转物料台上夹取电机内芯并放到电机底座中完成装配，再使用吸盘工具从传送装置上吸取法兰盘并放置到电机底座中完成装配，最后使用手爪工具将装配好的电机放回立体仓库。
工业机器人协同装配工作站主要由两台ABBIRB120六自由度机器人、两套复合夹具、若干套无线鼠标、鼠标装配台、鼠标盖存储槽、鼠标底座存储板、鼠标电池存储槽、鼠标接收器存储槽及PLC控制系统组成。两台机器人完成无线鼠标的装配，装配过程如下：（1）机器人1取鼠标底座放置在装配台上。（2）机器人1取2节电池放入鼠标底部电池槽中，且压紧电池。（3）机器人2取鼠标盖子，放置到鼠标底座上，且压紧。（4）机器人1取装配台上的鼠标，机器人2取无线接收器。（5）两台机器人配合把无线接收器插入到无线鼠标的接收器收纳槽中。（6）机器人1把已经装配好的工件放置到成品存储板上。
3.工作站程序设计
以工业机器人电机装配工作站为研究对象，基于RobotStudio和UG搭建了机器人离线编程与虚拟仿真系统。根据工作站各模块的实际尺寸参数，使用UG绘制了工作台、工具架、手爪工具、吸盘工具、立体仓库、变位机、旋转物料台、传送带等三维模型；在RobotStudio中导入三维模型，并进行正确布局；创建Smart组件进行动画仿真，模拟工作站的复杂动作；配置机器人的I/O信号，和Smart组件进行通信来模拟和PLC的通信过程；编写离线程序，完成任务的虚拟仿真，并下载程序到实体机器人，完成电机的装配工作；通过对TCP的运行速度进行监控比较，可得出将机器人速度设定为1000mm/s，接近点速度设定为200mm/s时机器人运行较为平稳；通过离线编程和在线编程调试的耗时对比，可得出离线编程将编程时间缩短近一倍，从而极大提高了编程效率。
4.工业机器人工作站系统集成研究与实践
4.1弧焊机器人信号设定
通信和I/o在机器人工作站中非常重要。它可以协调机器人工作站的各个组件，使它们保持良好的运行状态。在机器人工作站系统编程中，正确处理每个I/o端口的信号至关重要。在设计工作站系统时，必须知道机械手控制面板的I/o端口。在机器人控制柜里有一个机器人专用的API必须通过PLC端口将自动机内部信号映射到通用输入输出端口，并连接到外部设备，包括外部控制器。在本项目中，解决工业机器人与整个自动化生产线集之间的相互作用对于生产过程至关重要。根据生产需要重新定义每台设备的接口，实现均匀分布以满足通信需要，综合全系统信息流，然后按流程控制每台设备的运行。自动生产线通过传感器连接到自动机，每个工作站都配有传感器来检测零件的位置。传感器在工作站上检测到信号时，自动机会启动焊接作业。焊接完成后，下一个工件的焊接工作完成，使自动化生产线与工业机器人之间的信号相互作用。为了完成弧焊机器人与生产线系统的集成，必须根据电路板地址分配信号。主要信号是数字输出信号和数字输入信号。
4.2夹具远程控制设计
夹具控制系统由DeviceNetECO现场总线适配器通过现场总线与DX200控制柜连接。由DX200控制柜给DeviceNetECO现场总线适配器发送信号，适配器根据接收到的信号后向对应的电磁阀发送数字量信号，从而控制气缸的夹紧、打开并检测气缸的到位情况，夹具电路系统结构。夹具气路系统包括外部气源、中控箱、端子箱及汇流板等主要部件。通过利用安装在气缸上面的电磁阀实现气缸的排气或进气，进而完成气缸的松开或夹紧运动控制。一个电磁阀可控制多个不同的气缸进行运动，S型工件夹具系统中运用了5个电磁阀来控制12个气缸。
4.3工业机器人去毛刺轨迹规划
工业机器人轨迹规划有离线编程和手动示教两种方式。零件毛刺在零件上的分布较广,位置随机且标定点较多,使得工业机器人轨迹规划的难度较大,采取手动标定工业机器人运行轨迹的方式较为困难,耗时较长,因此在工业机器人去毛刺工序中,往往采取离线编程自动生成机器人末端执行器运行轨迹的方式。下面介绍离线编程方式去毛刺的具体步骤。针对工业机器人去毛刺工序,分析阐述采用工业机器人离线编程的方式对于不同待加工零件去毛刺的轨迹规划思路。采用本机器人轨迹设计方法,可大大提高工业机器人去毛刺的生产效率,强大的工作站试运行和后置处理功能有效地保障了设备的安全性和待加工产品的生产质量,在一定程度上实现了去毛刺工艺过程的柔性化生产。
4.4自动挂牌机器人智能工作站
无论是美国“先进制造业国家战略计划”，德国“工业4．0”，还是日本“工业价值链计划”，都将智能制造作为重点，积极培育制造业未来竞争优势。我国也推出了《中国制造2025》，提出了“智能制造是建设制造强国的主攻方向”。由此可见，智能制造已成为全球各国家推动制造业转型升级发展的重点。实现机器人在线挂牌，即在生产流水线上，机器人实现工作站与钢铁厂钢材称量系统无缝对接。当称量系统完成称量后直接发出挂牌指令给机器人，机器人根据指令自动取标签牌、自动挂牌。该项目是广东松山职业技术学院科研团队与地方企业技术人员合作研发，将实验室的科技落地成真正能使用的实用产品，并实现地方经济效益转换。后续可以将该项目推广应用到其它生产产线和国内其他大型钢厂上，产生更大的经济效益。
结束语
协调基于PLC的机器人装配工作站的设计与实现。给出了工作站API工作方法和机器人程序体系结构，工作站可在调整后的测试工作后自动装配鼠标。该工作站可用于高等教育机构的机器人培训教学，其结构和工作流程是企业设备改造升级的良好参考。本文研究的机器人还可以增加机器的视觉系统来扩展工作站的装配功能。同时，工作站还可以增加RFID立体仓库，跟踪零件信息，实现智能组装。工业机器人是典型的集成数字机电设备，具有高技术附加值和广泛的应用。工业机器人将在未来的生产和社会发展中发挥越来越重要的作用，成为先进制造业和信息社会新兴产业的辅助技术。
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