0引言     焊接是机械制造工业的基本生产手段之一，提高焊接质量的稳定性和可靠性是至关重要的。限于经济和技术的原因，我国的焊接生产作业基本还是手工操作。采用手工操作，不仅焊接工作量大，焊接生产率低，焊接质量波动大；而且工作环境恶劣，劳动条件差，劳动强度大。焊接过程中的电弧、噪图1 通用型弧焊机器人                       音，烟尘直 接危害工人的身体健康。随着我国加入WTO与国际接轨，在工业企业内正大力推行“健康、安全、环保”即“HSE”管理，改善工人在焊接中的工作环境是非常迫切的。而采用自动焊接技术，是改变上述状况的唯一途径。 工业机器人作为人类肢体的外延，它能在生产人员无法操作的环境下，不知疲倦地从事艰苦的、繁重的劳动，使生产工人摆脱危险、有害的工作环境，减轻生产工人的劳动强度[1]，是代替工人进行焊接操作的最佳自动化工具。通用型弧焊机器人由机械系统、控制系统、驱动系统组成如图 1所示。目前，通用型弧焊机器人的广泛使用还受到一定的限制：通用型弧焊机器人价格昂贵，一次性投资风险大；结构为分体结构，体积大、重量重、不便于灵活移动，适于在流水生产作业线固定焊接工位上使用；控制程序开发方式多采用示教编程或机器人语言编程，由于我国生产工人的知识结构所限，还不足以掌握以示教编程或机器人语言编程开发控制程序。 通用型弧焊机器人的价格、结构和控制程序的开发方式，在很大程度上制约了通用型弧焊机器人的应用和推广。因此，在我国目前条件下，能否在非固定焊接工位或野外焊接中使用弧焊机器人，是一个值得探索的课题。笔者认为：利用机电一体化技术与计算机硬件、软件相结合，开发价格便宜，体积小、重量轻、结构紧凑、便于灵活移动的便携式弧焊机器人；以图形仿真方式开发控制软件，简化控制软件开发方式，是可以在非固定焊接工位或野外焊接中使用弧焊机器人的。本文介绍的便携式弧焊机器人，以MC68HC908GP32 微处理器为核心，以固化的控制软件，控制便携式弧焊机器人完成焊接生产作业，为弧焊机器人的应用和推广，提供了有价值的参考。本文对便携式弧焊机器人的机械结构、控制系统硬件、控制软件开发等几个关键技术问题作了简要介绍。   1便携式弧焊机器人机械硬件   弧焊机器人应用的最大特点是：以控制软件的图 2 便携式弧焊机器人样机 改变，取代复杂的机械结构和电气结构的改变，使弧焊机器人完成弧焊生产作业柔性化。因此，按照柔性制造的观点，将弧焊机器人的硬件——大臂、小臂、手腕、机身连同控制的电气硬件，以及机器人控制器都设计、制造为机电一体功能模块结构[2]。弧焊机器人使用用户根据企业完成具体的焊接生产作业的需要，购买弧焊机器人机电一体功能模块，组装成专用的便携式弧焊机器人，避免了冗余自由度，使得便携式弧焊机器人结构紧凑、重量轻、价格便宜，便于灵活移动。图2是采用机电一体化功能模块组装的便携式弧焊机器人样机。   2 便携式弧焊机器人控制硬件   为适应采用机电一体化功能模块，以搭“积木”的方式组装成各种便携式弧焊机器人，便携式弧焊机器人控制硬件采用微处理器为控制核心，很显然，为适应增、减机电一体模块扩展便携式弧焊机器人功能的需要，控制系统硬件必需具有可扩展性，这包括： a、微处理器提供较多的I/O端口，不扩展可编程输入输出接口，就能“挂接”多个臂体模块，同时驱动多个臂体模块，并预留I/O端口，便于便携式机器人功能扩展（扩展成便携式检测机器人等） b、机电一体化臂体功能模块的伺服系统嵌入在臂体内，微处理器必需具有大容量的片内Flash存储器和RAM，可以不外扩展存储器，以利缩小伺服系统的体积。 便携式弧焊机器人控制系统核心MC68HC908GP32 微处理器芯片可组成5个I/O端口，用3个端口对3个臂体模块进行控制，一个I/O端口控制手腕直流电机，一个I/O端口控制手腕步进电机。   3 便携式弧焊机器人控制原理   焊接生产中，通过路径规划，弧焊机器人完成焊接生产作业任务多数是按顺序进行的，而且完成弧焊生产作业的运动轨迹一般是已知的，或者运动轨迹可分解为多种单一运动轨迹的组合，可以通过对各单一运动轨迹控制而合成给定的运动轨迹。因此，可以通过建立数学模型，用数学方法求解弧焊机器人运动逆解，把弧焊机器人完成焊接生产作业的运动和路径，转化为“预定”的轨迹和姿态，以离线编程方式开发出控制程序，控制弧焊机器人运动时再作实时补偿。这样的控制方式，避免了通用型弧焊机器人采用实时采样、实时计算对计算机性能的高要求，使得可以采用低成本控制系统控制弧焊机器人，使弧焊机器人价格大幅度下降。