随着农作物种类及种植模式的多样化，播种机形成了多品种小批量的生产模式。但目前播种机焊接生产主要以手工作业为主，焊接质量过多依赖于操作人员的技术水平，焊接生产过程中作业转换频繁，生产效率较低，焊接成本高。焊接机器人工作站作为一种高效的生产方式，已广泛应用于汽车、航天等领域，但尚未见成型的播种机机架焊接机器人工作站。本文针对新疆播种机机架焊接生产现状，结合播种机机架焊接工艺特点，对播种机机架焊接机器人柔性工作站进行研究，规划一套适用于不同常用型号播种机机架的焊接机器人柔性工作站方案。

本文以播种机行业的市场需求为背景，以RT公司生产的2 MBJ系列精量播种机机架为研究对象，在深入研究播种机机架结构和焊接工艺的基础上，提出焊接机器人柔性工作站方案规划的总体目标。设计了3种焊接机器人工作站的总体规划方案，采用层次分析法进行方案的评价选优。对选择的最优方案进行详细设计，具体包括焊接机器人工作站布局规划，焊接工作站中夹具方案的设计，机器人、变位机和龙门架式底座等具体参数的确定等。针对焊接路径规划问题，深入分析和研究焊点的空间分布和工艺要求，建立了焊接路径规划的数学模型，利用蚁群算法，通过Matlab软件求解出最短焊接路径。

运用DELMIA数字仿真软件对所规划的焊接工作站进行仿真示教，进一步分析焊接过程中的干涉碰撞，得到各型号播种机机架的焊接生产时间，并通过人机操作分析，得到工作站内各型号播种机机架焊接生产节拍为576 s、585 s、592 s、621 s。确定工作站只需配置一名操作人员，且人员最大空闲率为80.9%，工作站作业效率是单人作业效率的5.28倍，作业面积利用率提高82.6 %，以此合理分配操作人员的工作任务，最终输出离线程序。

通过对播种机机架焊接机器人柔性工作站的仿真分析，本文所规划的方案减小了生产节拍，提高了生产效率和空间利用，且符合低碳高效的经济发展要求。其结果对于农机制造企业的转型升级及其他农机产品的焊接机器人柔性工作站的研究具有较高的参考价值。

  With the diversification of crop species and planting patterns, planter has formed the production mode of multispecies and small amount. But at present, the welding production of the seeding machine mainly depends on the manual operation, and the welding quality overmuch depends on the technical level of the operators. During the welding process, the operation changes frequently, which lead to the lower production efficiency and higher welding cost. As an efficient mode of production, welding robot station has been widely used in automotive, aerospace and other fields. But there has not fashioned seeding machine frame welding robot station yet. This essay, according to the present situation of welding production of Xinjiang seeding machine frame, combined with the welding process characteristics of the machine frame, studies flexible workstation of seeding machine frame welding robot. And, this essay plans a set of flexible workstation of seeding machine frame welding robot station scheme suitable for different types of commonly used machine frame.

  The essay takes the market demand of seeding machine industry as the background, 2 MBJ series precision seeder produced by RT Company as the research object. Based on the in-depth study of seeder rack construction and welding technology, this essay presents the overall objectives of the project planning of the welding robot flexible workstation. This essay has designed 3 overall plans of welding robot work station and adopted evaluating selection of AHP (analytic hierarchy process). In this essay, it has conducted a detailed design on the optimal scheme, including welding robot workstation layout planning, design of welding fixture scheme for workstation, the robot, dislodgement machine, portal frame pedestal and other specific parameters. Aiming at the welding path planning problem, this essay deeply analyzes and studies the spatial distribution and the process requirements of the solder joints, establishing the mathematical model of the welding path planning. By using ant colony algorithm and Matlab software, this essay works out the shortest welding path.

  Using DELMIA digital simulation software, this essay conducts simulation teaching on the planning welding station, and further analyzes the interference and collision in the welding process, which conclude the welding production time of various models of seeding machine frame. Through the man-machine operation analysis, this essay obtains each type of machine frame welding production beat in the workstation is 576 s, 585 s, 592 s, 621 s. It is determined that workstation only need to configure one operation personnel and maximum personnel idle rate is 80.9%; workstation operating efficiency is 5.28 times than that of  single operating; the utilization rate of working area improves 82.6%. Based on the above data, it can rationally allocate the tasks of the operator and finally output offline program.

  Through simulation analysis on flexible workstation of seeding machine frame welding robot, the planning scheme in this essay reduces the production cycle, improves the production efficiency and space utilization and conforms to the requirements of low carbon efficient economic development. The results have high reference value for upgrading of the agricultural machinery manufacturing enterprises and the research on welding robot flexible workstation of other agricultural machinery products.

[1] 统计局,新疆生产建设兵团2014年国民经济和社会发展统计公报,http://tjj.xjbt.gov.cn/c/2015-04-29/964642.shtml,2015.

[2] 刘鹏. 城际铁路客运专线桥梁伸缩装置焊接工艺研究及设备研制[D]. 天津大学, 2008.

[3] 胡敏, 洪涛, 王勇. 基于总线技术的柔性机器人焊接工作站[J]. 电焊机, 2010, 05: 95-98.

[4] 刘冰. 汽车半壳封装式后消声器压合弧焊机器人柔性焊接系统[J]. 电焊机, 2010, 05: 116-119.

[5] 曹向成, 汪春华, 郑志东, 郑睿. 摩托车踏板式车架机器人焊接生产线的设计[J]. 焊接技术, 2010, 04: 53-55.

[6] 陈柳艺, 黄洪全. 基于工业机器人智能柔性焊接工作站的设计[J]. 科技风, 2016, 01: 59.

[7] 杨京. ABB弧焊机器人工作站新增产品柔性生产提升[J]. 汽车实用技术, 2015, 04: 108-109.

[8] 王健强, 李斌, 王长润. 基于SoftPLC和现场总线技术的点焊机器人柔性工作站系统集成[J]. 机床与液压, 2010, 15: 47-49+31.

[9] 刘极峰,邱胜海,王孜凌,龚宇锋,卢亮. 塞拉门弧焊机器人工作站柔性焊接夹具设计[J]. 机械设计与制造,2005,05:97-99.

[10] 李积侠. 轿车排气系统机器人焊接夹具的设计要点及柔性化[J]. 电焊机, 2013, 02: 94-97.

[11] 余建军, 任治军, 王辉. 先进焊接工装夹具及其在机械装备制造业中的应用[J]. 机床与液压, 2011, 12: 115-121.

[12] 张维官, 王颖. 柔性焊接生产线在汽车与轨道交通领域的应用[J]. 金属加工（热加工）, 2013, 16:9-15.

[13] M. Vural, H. F.，Muzafferoglu, U. C.，Tapici. The effect of welding fixtures on welding distortions. Journal of Achievements in Material and Manufacturing Engineering, 2007, 20（2）:1721.

[14] WANG Hui, RONG Yi Ming （Kevin）. Case based reasoning method for computer aided welding fixture design. Computer Aided Design, 2008, 40（12）:1121一1132.

[15] 徐俊生, 吴志生, 刘翠荣, 胡宝成. 高速列车组焊柔性化自动焊接夹具系统设计研究[J]. 电焊机, 2011, 01: 17-19+23.

[16] 李翔, 孙跃. 柔性焊接组合夹具在履带式起重机桁架臂制造中的应用[J]. 工程机械, 2014, 11: 60-64+9.

[17] 李光俊, 兰勇, 孙林, 陈忠. 柔性组合夹具在飞机导管数字化快速制造中的应用[J].航空制造技术,2012,09:58-61.

[18] 李欣, 周安. 组合夹具在焊接机器人中的应用 [J]. 金属加工（热加工）, 2010 , 10: 31- 33.

[19] 张胜文, 李霞, 吴春桥. 基于范例的推理在管件焊接柔性夹具设计系统中的应用研究[J]. 中国机械工程, 2011, 09:1071-1075.

[20] HOLCWJ, WILLIGENBURG L G, etal. A new optimization algorithm for singular  and non-singular digital time-optimal control of robots[C]. In: Proceedings of the 2001. IEEE International Conference on Robotics & Autmation, Seoul, Korea, 2001: 21-26.

[21] Guillaume Lavoue,  Florent Dupont,  Atilla Baskurt.  A new CAD mesh  Segmentation method based on curvature tensor analysis [J]. Computer Aided Design,   2005, 37（10）: 975.

[22] Garland M, Willmott A,  Heckbert P.  Hierarchical face clustering on polygonal surfaces[J]. ACM Symp Interactive 3D Graph, 2001（1）: 49.

[23] 林巨广, 陈甦欣, 戴淮初, 黄文进. 蚁群算法在白车身底板焊接路径规划中的应用[J]. 焊接学报, 2015, 01: 5-9+113.

[24] 张春伟, 刘海江, 姜冬冬. 基于遗传算法的白车身机器人焊接路径规划[J]. 同济大学学报（自然科学版）, 2011, 04:576-580+598.

[25] 王学武, 时应盼, 顾幸生.

[1] 统计局,新疆生产建设兵团2014年国民经济和社会发展统计公报,http://tjj.xjbt.gov.cn/c/2015-04-29/964642.shtml,2015.

[2] 刘鹏. 城际铁路客运专线桥梁伸缩装置焊接工艺研究及设备研制[D]. 天津大学, 2008.

[3] 胡敏, 洪涛, 王勇. 基于总线技术的柔性机器人焊接工作站[J]. 电焊机, 2010, 05: 95-98.

[4] 刘冰. 汽车半壳封装式后消声器压合弧焊机器人柔性焊接系统[J]. 电焊机, 2010, 05: 116-119.

[5] 曹向成, 汪春华, 郑志东, 郑睿. 摩托车踏板式车架机器人焊接生产线的设计[J]. 焊接技术, 2010, 04: 53-55.

[6] 陈柳艺, 黄洪全. 基于工业机器人智能柔性焊接工作站的设计[J]. 科技风, 2016, 01: 59.

[7] 杨京. ABB弧焊机器人工作站新增产品柔性生产提升[J]. 汽车实用技术, 2015, 04: 108-109.

[8] 王健强, 李斌, 王长润. 基于SoftPLC和现场总线技术的点焊机器人柔性工作站系统集成[J]. 机床与液压, 2010, 15: 47-49+31.

[9] 刘极峰,邱胜海,王孜凌,龚宇锋,卢亮. 塞拉门弧焊机器人工作站柔性焊接夹具设计[J]. 机械设计与制造,2005,05:97-99.

[10] 李积侠. 轿车排气系统机器人焊接夹具的设计要点及柔性化[J]. 电焊机, 2013, 02: 94-97.

[11] 余建军, 任治军, 王辉. 先进焊接工装夹具及其在机械装备制造业中的应用[J]. 机床与液压, 2011, 12: 115-121.

[12] 张维官, 王颖. 柔性焊接生产线在汽车与轨道交通领域的应用[J]. 金属加工（热加工）, 2013, 16:9-15.

[13] M. Vural, H. F.，Muzafferoglu, U. C.，Tapici. The effect of welding fixtures on welding distortions. Journal of Achievements in Material and Manufacturing Engineering, 2007, 20（2）:1721.

[14] WANG Hui, RONG Yi Ming （Kevin）. Case based reasoning method for computer aided welding fixture design. Computer Aided Design, 2008, 40（12）:1121一1132.

[15] 徐俊生, 吴志生, 刘翠荣, 胡宝成. 高速列车组焊柔性化自动焊接夹具系统设计研究[J]. 电焊机, 2011, 01: 17-19+23.

[16] 李翔, 孙跃. 柔性焊接组合夹具在履带式起重机桁架臂制造中的应用[J]. 工程机械, 2014, 11: 60-64+9.

[17] 李光俊, 兰勇, 孙林, 陈忠. 柔性组合夹具在飞机导管数字化快速制造中的应用[J].航空制造技术,2012,09:58-61.

[18] 李欣, 周安. 组合夹具在焊接机器人中的应用 [J]. 金属加工（热加工）, 2010 , 10: 31- 33.

[19] 张胜文, 李霞, 吴春桥. 基于范例的推理在管件焊接柔性夹具设计系统中的应用研究[J]. 中国机械工程, 2011, 09:1071-1075.

[20] HOLCWJ, WILLIGENBURG L G, etal. A new optimization algorithm for singular  and non-singular digital time-optimal control of robots[C]. In: Proceedings of the 2001. IEEE International Conference on Robotics & Autmation, Seoul, Korea, 2001: 21-26.

[21] Guillaume Lavoue,  Florent Dupont,  Atilla Baskurt.  A new CAD mesh  Segmentation method based on curvature tensor analysis [J]. Computer Aided Design,   2005, 37（10）: 975.

[22] Garland M, Willmott A,  Heckbert P.  Hierarchical face clustering on polygonal surfaces[J]. ACM Symp Interactive 3D Graph, 2001（1）: 49.

[23] 林巨广, 陈甦欣, 戴淮初, 黄文进. 蚁群算法在白车身底板焊接路径规划中的应用[J]. 焊接学报, 2015, 01: 5-9+113.

[24] 张春伟, 刘海江, 姜冬冬. 基于遗传算法的白车身机器人焊接路径规划[J]. 同济大学学报（自然科学版）, 2011, 04:576-580+598.

[25] 王学武, 时应盼, 顾幸生. 基于分区粒子群算法的焊接机器人路径规划[J]. 华东理工大学学报（自然科学版）, 2014, 05:95-101.

[26] 杨薇. 基于三维视觉技术的自动化焊接机器人路径规划及实例应用[J]. 电焊机, 2015, 03: 37-42.

[27] 刘任平, 陈赛清, 刘梅. 基于遗传算法的焊接机器人路径规划应用研究[J]. 计算机时代, 2013, 06:13-15.

[28] 顾平灿, 徐月同. 基于QPSO的双机器人同步焊接路径规划研究[J]. 工业仪表与自动化装置,2015,05:78-82.

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