毕业论文-基于DSP的球罐焊接机器人的研究与设计

基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 摘 要 论文是在研究基于 PLC 控制的智能焊接机器人的基础之上，提出 基于TMS320LF2407 DSP控制器的球罐焊接机器人的设计方案。 首先阐述了论文设计目的， 主要研究内容与总体设计方案， 之后分四个主要模块： 机器人行走机构模块； 机器人跟踪机构模块； 机器人摆动机构及焊枪高低调节机构模块； 机器人微机控制系统模块分别进行了详细设计， 解决了球罐焊接机器人的跟踪精度， 位置重复精度， 摆幅控制等问题。 在完成球罐焊接机器人机械结构设计， 控制机构设计， 接口电路设计的基础之上， 对系统进行了软件编程， 调试等程序设计。 焊接工艺试验和系统调试表明，所研制的球罐 焊接机器人实现了全部预定目标， 具有工作快速、 稳定、 可靠的特点， 能顺利实现球罐的全位置自动焊接。 本论文的研究具有强烈的工程应用前景和广阔的市场前景， 具有十分良好的经济效益和社会效益。 关键词： DSP，球罐，焊接机器人，微机控制系统 I基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 Abstract In this thesis, the design of spherical tank welding robots, which is based on PLC intelligent-controlled welding robots and TMS320LF2407 DSP controller is introduced and studied. First of all, at the beginning of the thesis, the purpose, contents and whole plan of my design are stated followed by some basic introductions. Secondly, four parts in my thesis followed like that, that to say, modules of robots walking machines; modules of robots tracking machines; modules of robots waving machines and the modulations of the welding guns. Thirdly, in the part of introduction of robots computer controlling, the details of my design are stated. At the same time, the problems such as the precisions of spherical tank welding robots tracking, position repetitions and waving ranges are solved. At last but not least, after the designs of spherical tank welding robots, machine controllers and electro circuits are conquered, some programs are made for the systems and some tests are followed in order to see if the system can run effectively. The welding technical experiments and system tests show that the spherical tank welding robot achieves all prearranged aims, and have the characteristics of fast working, steady function, and credibility so that it can finish all the spherical tank auto welding successfully. The design has a bright and wide market in many fields and it can bring both social and economic benefits for the society. So the trend of this design is becoming broad. Key words: DSP, spherical tank, welding robot, computer control system II目 录 第一章 前 言 . 1 1.1 选题目的意义及引言 . 1 1.2 焊接机器人发展概况 . 1 1.3 机器人焊接技术研究现状 . 3 1.3.1 焊缝 跟踪技术的研究 .3 1.3.2 智能 传感器和机器人多传感器信息融合技术 .4 1.3.3 焊接 机器人与周边焊接设备的柔性化集成 .4 1.3.4 机器人 专用弧焊电源的研究 .5 1.4 本项目的设计目的与主要研究内容 . 5 第二章 总体设计方案 . 7 2.1 球罐智能焊接机器人基本技术参数 . 7 2.1.1 执行 机构主要参数 .7 2.1.2 控制 技术指标 .7 2.2 本次毕业设计总体设计方案 . 7 第三章 机器人行走机构模块设计 . 9 3.1 行走机构的选择 . 9 3.2 行走方式的选择 . 10 3.3 行走机构模块的组成与功能 . 10 3.3.1 机构组 成与功能 .10 3.3.2 行走机 构的主要特点 .11 3.4 磁轮式行走机构主要技术参数设计计算 . 11 3.4.1 车体尺 寸参数 .11 3.4.2 运动参 数 .12 3.4.3 动力参 数 .12 3.5 行走机构与焊机各部分的工作关系 . 12 3.6 行走机构控制模块的设计 . 13 3.6.1 行走机 构控制模块的设计思想 .13 3.6.2 交流伺 服电机及其驱动器的选择 .13 3.6.3 DSP 与 交流伺服电机驱动器之间的接口电路设计 .13 3.6.4 行走机 构控制模块程序设计 .15 第四章 机器人跟踪机构模块设计 . 19 4.1 球罐焊接机器人跟踪系统原理图 . 19 4.2 球罐智能焊接机器人跟踪系统机构组成与功能 . 19 4.2.1 CCD 光 电传感器 .20 4.2.2 轨迹实 时检测工作流程 .22 4.2.3 光电跟 踪执行机构 .22 4.2.4 光电跟 踪工作流程 .22 I4.3 机器人跟踪机构控制模块设计 . 23 4.3.1 步进电 机及其驱动器的选择 .23 4.3.2 步进电 机与 DSP 之间的接口电路设计 .23 4.3.3 跟踪机 构控制模块程序设计 .25 第五章 机器人摆动机构及焊枪高低调节机构模块设计 . 29 5.1 摆动机构及焊枪高低调节机构机械组成 . 29 5.2 步进电机的选择 . 29 5.2.1 步进电 机的特点及分类 .29 5.2.2 步进电 机的工作原理 .29 5.2.3 步进电 机的选择 .30 5.3.1 控制模 块与 DSP 接口电路设计 .32 5.3.2 摆心传 感器及其电路设计 .32 5.3.3 控制模 块程序设计 .33 第六章 球罐焊接机器人微机控制系统模块设计 . 36 6.1 数字信号处理简介 . 36 6.2 DSP 概述 . 36 6.3 DSP 芯片特点 . 37 6.4 DSP 的应用 . 39 6.5 DSP 的优越性 . 40 6.5.1 数字处 理的优点 .40 6.5.2 DSP 相比 MPU（通用微处理器）的优越性 .41 6.6 TMS320 系列 DSP 特点 . 42 6.7 TMS320LF2407 芯片的结构和硬件资源 . 44 6.8 基于 DSP 的微机控制系统控制结构简介 . 45 6.9 微机控制系统硬件电路总体框图 . 46 6.10 微机控制系统软件总体构成和流程图 . 47 6.10.1 软件 总体构成及各程序之间的逻辑关系分析 .48 6.10.2 软件 程序总体流程图 .48 6.11DSP 应用板电路设计 . 49 6.11.1 EVM 板的扩展概况 .49 6.11.2 DSP 扩 展板电路设计 .50 第七章 DSP 开发环境 CC4.10 CCS. 55 7.1 CC4.10 CCS 简介 . 55 7.1.1 CCS 的组成 .55 7.1.2 利用 CCS 的软件开 发流程 .55 7.1.3 CCS 系 统配置 .55 7.2 CC4.10 CCS 集成开发环境简介 . 57 第八章 技术经济分析报告 . 59 8.1 经济效益分析 . 59 8.2 社会效益分析 . 60 第九章 小结 . 61 II参 考 文 献 . 62 致 谢 . 65 附 录 . 66 声 明 . 73 III基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 第一章 前 言 1.1 选题目的意义及引言 基于D SP的球罐焊接机器人的研究 目标主要是在研究基于P LC控制的智能焊接机器人的基础之上， 提出基于DSP的球罐焊接 机器人的设计方案， 解决全自动完成球罐主要焊缝的多层焊接过程， 包括多层焊接时的二维实时跟踪与分层摆动焊接等智能化技术。 其目的是改变目前国内外无论在手工焊接或者机械化焊接球罐时都要依靠焊工密切注视焊缝熔池， 不断调节焊枪的传统操作方式。 保证焊接质量， 降低了劳动强度和施工成本。 在一定程度上保证了球罐焊工的人才培养， 避免了因工作环境恶劣等引起的人才流失严重问题。 实现无导轨全位置焊接球罐焊缝， 即机器人无需导轨支持就能由柔性磁轮机构吸附在球罐表面上， 沿纵缝与环缝坡口进行全位置自动行走与焊接。 改变当前国内外球罐自动焊车均需依靠导轨支持才能在球罐上运行的现状。提高焊接机器人的灵活性，简化了焊前准备工作，提高了生产效率。实现焊接的稳定性， 保证了焊接的精度， 焊接过程中的数字处理能力得到大幅提升，可靠性得到空前保证1, 2。 节省导轨的大笔费用(球罐焊车专用的磁吸附式柔性导轨的价格为每米约 1万元，以直径 15 m的球罐计，其导轨的价格近 30万元，己超过整套焊接设备的费用)，从而可进一步取得可观的经济效益，提高生产效率，引起了社会广泛的关注。 为此，我们以产学研结合的形式合作进行了基于 DSP 的球罐焊接机器人的研究与设计工作。 1.2 焊接机器人发展概况 机器人技术是近年来新技术发展的重要领域，它不仅在工业上应用愈来愈广，而且在社会服务、 海洋开发、 宇宙空间、 抢险救灾及核工业等领域都大显身手。 机器人从应用角度大致可分为两类：一类是工业机器人，另一类是极限作业机器人。工业机器人主要是指点焊、 弧焊、 喷漆、 装配机器人； 极限作业机器人主要指水下、宇航及壁面移动机器人。 随着先进制造技术的发展， 实现焊接产品制造的自动化、 柔性化与智能化已成为必然趋势。 目前， 采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。 焊- 1 基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 接机器人由于具有通用性强、 工作可靠的优点， 受到人们越来越多的重视。 在焊接生产中采用机器人技术，可以提高生产率、改善劳动条件、稳定和保证焊接质量、实现小批量产品的焊接自动化3, 4。 从 60 年代诞生和发展到现在，焊接机器人的研究经历了示教再现、实时控制的发展过程， 随着计算机控制技术的不断进步， 焊接机器人正由单一的单机示教再现型向多传感、 智能化的柔性加工单元 （系统） 方向发展， 实现智能化已成为当前焊接机器人的主要发展方向。 目前， 国内外大量应用的弧焊机器人系统由于焊接路径和焊接参数是根据实际作业条件预先设置的， 在焊接时缺少外部信息传感和实时调整控制功能， 这类弧焊机器人对焊接作业条件的稳定性要求严格，焊接时缺乏“柔性” ，表现出明显的缺点。 在实际弧焊过程中， 焊接条件是经常变化的， 如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化， 焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均。 为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响， 提高机器人作业的智能化水平和工作的可靠性， 要求弧焊机器人系统不仅能实现空间焊缝的自动实时跟踪，而且还能实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制5。 就机器人焊接作业而言， 焊接机器人主要解决的问题是运动轨迹控制， 而运动轨迹控制的核心问题则是焊缝的跟踪控制技术。 在弧焊机器人的各种应用领域， 适应能力都是影响焊接质量和焊接效率的最重要因素。 弧焊机器人的适应能力即采用从焊接工件检测到的传感器的输入信号实时控制和修正机器人的操作， 以适应变化了的焊接条件和环境。 在焊缝的跟踪控制方面， 瑞典和美国公司曾先后研制出激光扫描和结构光视觉传感器用于焊缝跟踪系统。 国内哈工大的吕伟新、 张炯博士研制了基于激光扫描和高性能线阵 CCD敏感器的视觉系统，实现实时视觉控制。 近几年， 随着微电子技术的大力发展， 以PC机为代表的计算机软硬件也得到了空前的发展，制造业也以建立FMS为目标，向“开放的工厂自动化”方向发展。为顺应这一趋势， 在焊缝跟踪控制系统中弧焊机器人的控制器必须由专用的控制器向基于PC机的开放通用型控制器过渡。 PC机与焊接机器人的结合应用， 不但能够解决了专用控制器计算负担重、 实时性差等问题， 同时能够将其他领域如图像处理、 声音识别、 最优控制、 人工智能等先进的研究成果应用到该系统的实时操作中。 另外，PC机具有良好的开放性、 安全性和联网性、 标准的实时多任务操作系统、 标准的总- 2 基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 线结构及标准接口等， 可以打破机器人专用控制器结构封闭的局面， 开发出结构开放、 功能模快化的标准化焊接机器人系统。 系统中应用PC机的方式一般是在原来的机器人专用控制器中配置与PC机通讯的总线及接口板， 加上相应的通讯软件和开发相应的应用软件及接口板，加上相应的通讯软件和开发相应的应用软件及接口板，用户即可在PC机上编程读取机器人跟踪焊缝的当前位置， 对机器人的运动进行实时控制，从而监控焊接机器人的工作状态3, 40。 总体来看， 当 前焊接机器人的应用多 局限于结构化环境中， 而在一些非结构化环境如大型球罐制造、 长 输 油气管道焊接及水电站水轮机叶片 修复等野外作业中， 传 统的固定式机器人已无法满 足要求， 开发适合于特殊非结 构化工作环境的特种机器人成为机器人工业应用研 究的重要发展方向。 1.3 机器人焊接技术研究现状 在国外焊接机器人研究与应用大力发展的同时， 特别是进入 20世纪 90年代以来， 随着我国国民经济连续快速的增长， 一些骨干企业加紧进行技术改造， 用先进设备武装自己， 在机器制造业中焊接机器人的数量也急剧增加， 形成一股“机器人热”。 这些变化极大地推动了国内目前对焊接机器人的应用研究。 总的看来， 主要是以机器人焊接智能化为核心来进行的6, 7。 1.3.1 焊缝跟踪技术的研究 对焊接过程的实时焊缝跟踪的研究已不是一个新课题了， 发达国家对弧焊过程的焊缝跟踪已进行了多年的研究和探索， 取得了可观的成绩。 近代由于模糊数学和神经网络的出现， 并将其应用到焊接这一复杂的不确定性的非线性系统， 使焊缝跟踪踏入一个崭新的时代-智能焊缝跟踪时代。随着焊接机器人在我国的应用。国内也开始重视对焊缝跟踪的研究。 清华大学对弧焊跟踪系统中的传感器和其中的控制系统分别进行了研究， 详尽论述了用于焊缝跟踪系统的各种传感器， 并提出了一种基于焊缝 CCD图象模式特征的焊缝轨迹识别的新算法。 华东船舶工业学院和美国里海大学的 John及 D.Wood利用缝隙对声发射波传播有影响的现象， 研制成一种利用声射微处理器控制的焊缝跟踪系统。 华南理工大学在焊缝跟踪方面主要侧重于应用视觉传感器来检测焊缝， 利用视觉传感器所获信息量大， 接近人的视觉等突出优点， 并将神经网络和模糊控制应用到焊缝跟踪系统中， 提出一种基于自适应共振理- 3 基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 论(Adaptive Resonance Theory) 神经网 络的 焊缝跟 踪算 法，即 把焊 缝横截 面方 向上的灰度分布归为若干种空间模式， 并使之记忆在 ART神经网络中， 在实际焊接中获取的图象空间模式与之进行匹配程度模式与之进行匹配程度检测， 根据模式分布情况确定出焊炬与焊缝中心的偏差， 以此偏差为模糊变量设计了自调整 PID模糊控制器。 天津大学研制了一种非接触超声传感埋弧焊焊缝跟踪系统， 通过计算传感器从发射到接收的声程时间可以得到传感器与焊件之间的垂直距离，从而进行控制。华北石油管理局为了提高厚壁管的焊接效率、 完成自动跟踪纠偏， 利用 CCD面阵摄像机作为前面焊缝检测传感器， STD工控机作图像数字处理、 识别、 确定焊缝位置，并抑制焊头移动机构来实现焊缝在线自动跟踪实时纠偏。 1.3.2 智能传感器和机器人多传感器信息融合技术 基本传感器仅是一个信号变换元件， 随着智能化技术的出现， 也就出现了其内部具有对信号进行某些特定处理的传感器， 即智能传感器。 传感器智能化的发展得利于电子电路的集成化， 高集成度的处理器件使得传感器能够具备传感系统的部分信息加工能力。 在弧焊机器人传感技术的研究中， 电弧传感器和光学传感器占有突出地位。 电弧传感器是从焊接电弧自身直接提取焊缝位置偏差信号， 实时性好， 不需要在焊枪上附加任何装置， 焊枪运动的灵活性和可达性最好， 尤其符合焊接过程低成本自动化的要求。 在多种光学传感器的尤其以视觉传感器最引人注目， 由于视觉传感器所获得的信息最大， 结合计算机视觉和图像处理最新技术成果， 可增强弧焊机器人的外部适应能力。 特别是近几年以模糊控制技术和人工神经网络为主的智能控制技术在传感器研究中的应用， 大力推动了传感器智能化的发展。 机器人系统中使用的传感器种类和数量越来越多。 为有效地利用这些传感器的信息， 需要对不同信息进行综合处理， 从多种传感器信息中获取单一传感器不具备的新功能和新特点29, 41, 44。 1.3.3 焊接机器人与周边焊接设备的柔性化集成 随着机器人控制技术的发展和焊接机器人应用范围的扩大，尤其为适应现代产品更新换代快和多品种小批量的需要， 要求焊接机器人与变位机、 弧焊电源等周边设备实现柔性化集成。 在焊接过程中， 焊接机器人与周边设备的柔性化协调控制，有助于减少辅助时间， 是提高生产效率的关键之一。 在球形或椭球形工件的径向焊缝、 马鞍形焊缝或复杂形状工件的周边的卷边接头等状态下焊接时， 为了使整条焊- 4 基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 缝在焊接时都能使熔池水平或稍微下坡状态， 焊接时变位机必须不断地变换工件位置和姿态27, 28。 即变位机在焊接过程中不是静止不动的， 而是要做相应的协调运动。弧焊电源和工装夹具等也要在机器人统一控制下做相应的协调运动， 才能保证整个系统高效率、高质量地工作1,6。 1.3.4 机器人专用弧焊电源的研究 在弧焊机器人的设计、 研究工作中只把注意力放在机器人本体或焊接操作系统方面的研究是不够的。 焊接系统包括点焊和弧焊系统， 其核心是焊接电源及执行机构。 同样， 它在弧焊机器人的焊接工艺中也有极其重要的作用。 只有研制出电器性能良好的专用弧焊电源， 才能充分发挥焊接机器人高效优质的优势。 近几年来， 电子技术特别是计算机技术和控制技术的发展， 为我们在弧焊机器人专用弧焊电源研究方面开辟了广阔天地。 弧焊机器人在焊接过程中为了得到稳定性和高质量的焊接效果， 需借助微处理机和反馈控制系统进行精密的闭环控制， 包括对电源的静、 动特性的无级控制等， 优化静特性的斜率或在短弧焊和脉冲焊时优化电流、 陡度及短路电流上升速度30。 总之， 近年来， 弧焊逆变器的技术已趋于成熟， 机器人用的专用弧焊电源大多为单片微机控制的晶体管式IGBT式弧焊逆变器， 并配以精细的波形控制和模糊控制技术18。 1.4 本项目的设计目的与主要研究内容 随着石油、天然气、化工等工业的迅速发展与现代化,一方面球罐焊接的工作量与日俱增,另一方面对球罐焊接质量、焊口寿命等要素的要求也在不断提高。为了提高球罐焊接的质量和焊接效率， 改善我国自动化焊接装置依靠进口的现状， 我们急需研究开发具有我国自主知识产权的智能化焊接设备31。 目前国内外自动化球罐焊接设备仅仅达到了机械化焊接生产水平， 其焊接过程还要依靠焊工来紧盯焊缝熔池， 无论其劳动强度还是焊接质量都有待提高， 而且大部分自动焊接设备售价都很高， 不是国内所有企都能承担得了的， 因此， 我们提出基于DSP的全位置自动焊接机器人，该机器人拆装方便，性能稳定，工作可靠，焊接精度高，并且售价便宜，具有很广阔的市场和开发前景5,43 。 本次毕业设计课题：基于 DSP的球罐焊接机器人研究与设计 主要设计目的为： - 5 基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 （1） 使我国的石油天然气输送与储存球罐 工业自动化程度得到进一步的提高， 从而加快相关行建设业的发展， 同时也为了提高球罐焊接效率、 提高球罐焊接质量， 降低焊接工人的劳动强度、 改善野外施工作业的工作条件， 改变目前国内外焊接工业中依靠焊工密切注视焊缝溶池来调整焊枪姿势的操作方式9。 （2） 综合运用所学过的知识， 通过对本课题项目的设计研究， 来培养我们的分析计算能力， 计算机应用能力， 机械制图能力和设计创新能力， 通过查阅相关资料文献， 来提出我们自己的设计思路， 确定我们自己的设计方案， 能够综合运用以前所学过的机电系统知识，来设计出我们自己的机电系统产品焊接机器人。 （3） 针对当前大口径球罐焊接中存在的普遍问题， 提出这种基于 DSP的焊接机器人系统。 主要克服球罐焊接中机器人行走不稳定， 控制复杂， 焊接过程中依靠人工监控等问题焊接中存在的普遍问题。 （4） 使焊接过程的数据处理快速， 有效， 准确， 连续， 以实现焊接的稳定性， 快速性， 准确性， 连续性， 保证焊接作业的持续稳定进行， 得到满意的焊接质量。 本毕业设计课题设计研究的主要内容有以下几个方面： 1、首先对微机控制系统的核心 DSP 应用板进行设计并进行软件编程，程序调试。 综合微机控制系统性能要求和待选芯片的资源及运算速度等各方面因素选择合理微控制器， 然后以微控制器为核心， 根据微机控制系统具体性能要求， 设计 DSP应用板及进行软件编程，程序调试。 2、球罐接机器人行走机构模块的研究。由焊接机器人行走机构的性能要求提出设计思想， 并进行模块硬件电路设计和软件设计， 该部分研究的关键问题是行走机构行走的均匀性、左、右两侧磁轮的同步，以及实现前进后退的方法等。 3、球罐焊接机器人跟踪机构模块的研究。由焊接机器人跟踪机构的性能要求提出设计思想， 并进行跟踪机构模块硬件电路设计和软件设计， 该部分内容研究的关键问题是跟踪机构闭环系统的建立以及跟踪传感器的研制和跟踪过程的快速性和稳定性问题11； 4、球罐焊接机器人摆动机构模块的研究。由焊接机器人摆动机构的性能要求提出设计思想， 并进行摆动机构模块硬件电路设计和软件设计， 该部分内容研究的关键问题是各种焊接方式的实现方法， 摆速、 摆幅、 左右滞时的实现方法， 以及焊枪摆动位置精度控制方法等10, 45。 - 6 基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 第二章 总体设计方案 2.1 球罐智能焊接机器人基本技术参数 2.1.1 执行机构主要参数 车速 （机器人行走速度） ： 080cm/min 焊枪摆动速度范围： 0200cm/min 摆动幅度： 25mm 摆动滞时左右范围： 03 sec 焊车质量: 28kg 电源电压： 220V，50HZ 焊枪高度调节： 40mm 功率： 1.0KW 球罐最小直径： 6m 焊件钢种：碳钢低合金钢 2.1.2 控制技术指标 位移控制精度（左右） ： 0.1mm 位移控制精度（高低） ： 0.5mm 2.2 本次毕业设计总体设计方案 由于本次设计项目研究的主要内容分为四个方面， 相应的设计方案也分为四个部分进行，分别为： （ 1） 球罐焊接机器人行走机构 包括左右两组磁轮、 主板、 十字链轴式连接机构与交流伺服电机驱动机构。 此机构的各个磁轮在 X、 Y 方向上有一定的自由度， 能保证各磁轮与管道表面紧密接触， 磁力稳定可靠。 柔性磁轮机构由左右两个交流伺服电机驱动机构实现四轮驱动，在球罐表面沿周向自由平稳爬行， 左右两侧磁轮可实现同步前进、 同步后退等运行方式，设计焊车速度为 080cm/min。 （ 2）球罐焊接机器人跟踪机构 该机构由 CCD 光电传感器与一个步进电机驱动的横向滑块机构组成，在焊接过程中系统通过 CCD 光电传感器识别在球罐周向表面的焊接破口平性线，由滑块带动焊枪左右随动， 进行长度方向上的焊缝自动跟踪。 CCD 传感器的识别精度为0.03mm，设计轨迹跟踪精度为 0.5mm。 （ 3）球罐焊接机器人摆动机构及焊枪高低调节机构 摆动机构主要由一个摆动中心传感器、 一个步进电机驱动的滑块机构及焊枪夹持机构组成。滑台的有效行程为 50mm，设计焊枪的摆幅为 40mm，摆速为- 7 基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 0200cm/min。摆心传感器和控制算法相结合可使摆 动机构摆动的位置重复精度 达0.02mm10 。 焊枪高低调节机构主要由一个步进电机驱动的 滑块机构组成，该机构用于在高、 低方向上调节焊枪， 设计最大高度调节范围为 25mm,位置精度为 0.003mm。 （ 4）球罐焊接机器人微机控制系统 主要由 TMS320LF240X DSP 组成的 EVM板和根据论文要求而开发的扩展板及相关电路组成。其中 EVM 板是一个为了对 TMS320LF2407 芯片各项性能进行评估而设计的电路板， 扩展板是根据论文所研究的球罐焊接机器人微机控制系统性能要求而开发的电路板。 l 爬行机器人 底板 2 前 CCD 传感器 3 控 制箱 4 横 向 跟踪机构 5纵向跟踪机构 6 减速机 构 7高低传感器 8 焊 枪 9 后 CCD 传感 器 l0摆动机构 11磁轮 图 21 球罐 焊接机器人示意图 - 8 基于 DSP 的 球罐焊接机器人研究与设计 第三章 机器人行走机构模块设计 3.1 行走机构的选择 球罐焊接机器人须具备两个基本功能： 吸附功能和移动功能。 球罐焊接机器人按照吸附方式可分为空气吸附和磁吸附两种； 按照移动方式可分为轮式、 履带式和步行式三种。 表 3 1和 表3 2分别比较了不同的吸附方式和不同的移动方式的球罐焊接机器人的性能优缺点。 表 31 不同 吸附方式球罐焊接机器人的比较 吸附 空气吸附 磁吸附 方式 真空式 喷射式 永磁式 电磁式 优点 无需额外的供气和抽气装置 可获取高真空， 壁面适应性强 无需外 部能 量，吸附可靠，壁面适应性强吸附力 大小 可控，脱附容易 缺点 吸附力小， 壁面适应性差 需抽气设备， 吸附力小，噪音大 只适合 导磁 性壁面，吸附力不可