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1 焊接機器人國內外應用概述

從機器人誕生到本世紀80年代初，機器人技術經歷了長期緩慢的發展過程。90年代，隨著計算機技術、微電子技術、網絡技術等的快速發展，機器人技術也得到了飛速發展。工業機器人的制造水平、控制速度和控制精度、可靠性等不斷提高，而機器人的制造成本和價格卻不斷下降。聯合國歐洲經濟委員會(UNECE)統計從1990年至2000年，勞動力成本增長了40%；機器人在考慮質量因素的情況下價格降低了80%，在不考慮質量因素的情況下，機器人的價格降低了60%。

在西方國家，工業機器人的應用在各行各業得到飛速發展。據不完全統計，大約有三分之一的鋼鐵產品需要經過焊接加工，全世界在役的工業機器人中大約有將近一半的工業機器人用于各種形式的焊接加工領域，焊接機器人最普遍的主要有兩種方式，即點焊和電弧焊。實際上，工業機器人在焊接領域的應用最早是從汽車裝配生產線上的電阻點焊開始的。

我國的工業機器人從80年代“七五”科技攻關開始起步，目前已基本掌握了機器人操作機的設計制造技術、控制系統硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規劃技術，弧焊機器人已應用在汽車制造廠的焊裝線上。

目前焊接機器人國內發展水平與國外還有一定的差距。①國外進口焊接電源大都允許操作者輸入焊接材料、厚度、坡口形式等焊接工藝條件，以免費或以選配的方式提供了焊接專家系統，可自動生成焊接工藝。而國內焊接電源廠家難以提供成熟可靠的焊接工藝支持，在焊接工藝的研究和積累還十分有限，大部分高端市場份額仍然被進口焊機占據。②國外焊接設備大都提供了現場總線接口，而且可控參數豐富。而國內的自動化焊接系統各個自動化焊接部件信息量的傳遞十分有限，普遍處于繼電器開關量編組控制的水平，難以實現復雜的焊接工藝協調控制。③在歐美、日本等技術發達國家，自動化、機器人焊接設備的應用非常普遍，特別是在批量化、大規模和有害作業環境中使用率更高，已形成了成熟的技術、設備和與之配套并不斷升級的焊接工藝。在我國，汽車、石化、電力、鋼構等行業焊接生產現場使用的自動化和機器人焊接設備，少部分為國內焊接裝備企業的自主知識產權設備，一部分由國內或合資、獨資企業提供的、關鍵部件采用國外技術的組裝和成套產品，更多的則是成套進口設備。

2 焊接機器人在自動控制生產領域的應用

下面以唐山松下機器人為例來了解焊接機器人在自動控制生產領域的應用。該焊接機器人如圖1所示主要是應用于結構鋼和鉻鎳鋼的汽車部件的熔化極活性氣體保護焊（CO2焊）。

目前的焊接機器人多數為6關節式的，具有6個關節的機器人基本上能滿足焊槍的位置和空間姿態的控制要求，其中3個自由度(XYZ)用于控制焊槍端部的空間位置，另外3個自由度(ABC)用于控制焊槍的空間姿態。

一套完整的弧焊機器人系統，應包括機器人機械手、控制系統、焊接裝置、焊件夾持裝置。

①機器人本體，選擇PANASONIC機器人TA-1400；伺服電機驅動6軸關節式操作機。它的任務是精確地保證機械手末端（焊槍）所要求的位置、姿態和運動軌跡。點至點方式移動速度可達60m/min以上，其軌跡重復精度可達到±0.2mm。②機器人控制柜，選擇與機器人本體配套的PANASONIC工業機器人控制器YA-1RAR61C（TA-1400G2），它是機器人系統的神經中樞，機器人的控制硬件全部優化集成在一個控制柜內，通過對機器人的編程完成功能，具備完善的網絡監控功能。③焊接電源系統，包括焊接電源、專用焊槍等能實現多種焊絲低飛濺焊接的全數字焊機。④焊接工裝夾具，由機械工程師根據設計要求設計。

該氣保焊接機器人控制系統采用的是示教再現機器人，焊接示教和焊接編程都說由操作者通過在線操作來完成，確保了高精度和動態運動。將焊接機器人安置于一個箱體內，在箱體上還需要安置排風扇、照明燈、插座、觸摸屏以及各種流量表(氣壓、電流、電壓、CO2)等，其中氣缸主要安裝在安全門和夾具上。

該自動控制系統主要利用LG PLC來控制箱體上的排風扇、照明燈、安全門和夾具的動作，并利用觸摸屏來進行控制，操作人員只需要站在箱體外，利用對觸摸屏的操作完成焊接機器人以及一系列其它輔助動作的控制。

3 焊接機器人發展趨勢

隨著科技的發展，焊接機器人的性能將更加完善，應用更加普遍，價格更加低廉，將集成更多的功能，具有感知環境變化的適應能力，智能水平大幅提高，主要的發展趨勢為虛擬現實技術；神經網絡技術；模糊邏輯技術；多智能傳感技術；開放模塊化技術以及以機器人為核心的遙控焊接例如水下焊接等，都將成為研究熱點。