【正文】 編號(hào)：時(shí)間：2021年x月x日書(shū)山有路勤為徑，學(xué)海無(wú)涯苦作舟頁(yè)碼：第28頁(yè) 共28頁(yè)焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展關(guān)鍵字： 焊接 柔性 跟蹤 調(diào)控 高精度 自動(dòng)化摘要：焊接是制造業(yè)中重要的加工工藝方法之一，由于諸多飛速發(fā)展著的因素的推動(dòng)，焊接制造工藝正經(jīng)歷著從手工焊到自動(dòng)焊的過(guò)渡。焊接過(guò)程自動(dòng)化、機(jī)器人化以及智能化已成為焊接行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，智能化焊接技術(shù)已成為焊接界研究的新熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的焊接工藝實(shí)施主要依靠手工操作和人工經(jīng)驗(yàn)，具有環(huán)境惡劣、勞動(dòng)強(qiáng)度高、生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定的特點(diǎn)，難以實(shí)現(xiàn)高精度的焊接要求。隨著計(jì)算機(jī)與自動(dòng)化技術(shù)的滲透，已經(jīng)由傳統(tǒng)的手工作業(yè)逐步發(fā)展成一定規(guī)模的機(jī)械化、自動(dòng)化以及機(jī)器人焊接制造。由于焊接機(jī)器人具有高效率、質(zhì)量穩(wěn)定、通用性強(qiáng)、工作可靠的優(yōu)點(diǎn)，受到人們?cè)絹?lái)越多的重視。在焊接生產(chǎn)中采用機(jī)器人技術(shù)，可以提高生產(chǎn)率、改善勞動(dòng)條件、穩(wěn)定和保證焊接質(zhì)量、實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化。采用機(jī)器人焊接已成為焊接自動(dòng)化技術(shù)現(xiàn)代化的主要標(biāo)志?！　∧壳?，國(guó)內(nèi)外大量應(yīng)用的焊接機(jī)器人系統(tǒng)，從整體上看基本都屬于示教再現(xiàn)型的焊接機(jī)器人。這類(lèi)焊接機(jī)器人對(duì)焊接作業(yè)條件的穩(wěn)定性要求嚴(yán)格，焊接過(guò)程中缺乏“柔性”和適應(yīng)性，表現(xiàn)出明顯的缺點(diǎn)。為了克服機(jī)器人焊接過(guò)程中各種不確定性因素對(duì)焊接質(zhì)量的影響，提高機(jī)器人作業(yè)的智能化水平和工作的可靠性，研究探索智能化焊接機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)已成為必需。為了改進(jìn)示教再現(xiàn)型焊接機(jī)器人的適應(yīng)功能，需要從模仿焊工觀察感覺(jué)、思考決策、以及協(xié)調(diào)操作等人工智能行為入手，研究智能焊接機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)，并發(fā)展智能型的焊接機(jī)器人，推進(jìn)機(jī)器人焊接的智能化水平提高。內(nèi)容：焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程自從世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)人UNIMATE于1959年在美國(guó)誕生以來(lái)，機(jī)器人的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一代是示教再現(xiàn)型機(jī)器人。這類(lèi)機(jī)器人操作簡(jiǎn)單，不具備外界信息的反饋能力，難以適應(yīng)工作環(huán)境的變化，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到很大限制。第二代是具有感知能力的機(jī)器人。這類(lèi)機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境有一定的感知能力，具備如聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等功能，工作時(shí)借助傳感器獲得的信息，靈活調(diào)整工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作。第三代是智能型機(jī)器人。這類(lèi)機(jī)器人不但具有感覺(jué)能力，而且具有獨(dú)立判斷、行動(dòng)、記憶、推理和決策的能力，能適應(yīng)外部對(duì)象、環(huán)境協(xié)調(diào)地工作，能完成更加復(fù)雜的動(dòng)作，還具備故障自我診斷及修復(fù)能力。由于早期的焊接機(jī)器人缺乏“柔性”，焊接路徑和焊接參數(shù)須根據(jù)實(shí)際作業(yè)條件預(yù)先設(shè)置，工作時(shí)存在明顯的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人也由單一的單機(jī)示教再現(xiàn)型向以智能化為核心的多傳感、智能化的柔性加工單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。我國(guó)開(kāi)發(fā)工業(yè)機(jī)器人晚于美國(guó)和日本，起于20世紀(jì)70年代，早期是大學(xué)和科研院所的自發(fā)性的研究。到80年代中期，全國(guó)沒(méi)有一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人問(wèn)世。而在國(guó)外，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)是個(gè)非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車(chē)行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。鑒于當(dāng)時(shí)的國(guó)內(nèi)外形勢(shì)，國(guó)家“七五”攻關(guān)計(jì)劃將工業(yè)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)列入了計(jì)劃，對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶(hù)緊密結(jié)合起來(lái)，使中國(guó)機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實(shí)用化的方向。與此同時(shí)于1986年將發(fā)展機(jī)器人列入國(guó)家863高科技計(jì)劃。在國(guó)家863計(jì)劃實(shí)施五周年之際，鄧小平同志提出了發(fā)展高科技，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的目標(biāo)。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)發(fā)展的推動(dòng)下，以及對(duì)機(jī)器人技術(shù)研究的技術(shù)儲(chǔ)備的基礎(chǔ)上，863主題專(zhuān)家組及時(shí)對(duì)主攻方向進(jìn)行了調(diào)整和延伸，將工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用工程作為研究開(kāi)發(fā)重點(diǎn)之一，提出了以應(yīng)用帶動(dòng)關(guān)鍵技術(shù)和基礎(chǔ)研究的發(fā)展方針，以后又列入國(guó)家八五和九五中。經(jīng)過(guò)十幾年的持續(xù)努力，在國(guó)家的組織和支持下，我國(guó)焊接機(jī)器人的研究在基礎(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)鍵元器件等方面取得了重大進(jìn)展，并已進(jìn)入使用化階段，形成了點(diǎn)焊、弧焊機(jī)器人系列產(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)。焊接機(jī)器人的應(yīng)用狀況： 我國(guó)焊接機(jī)器人的應(yīng)用主要集中在汽車(chē)、摩托車(chē)、工程機(jī)械、鐵路機(jī)車(chē)等幾個(gè)主要行業(yè)。汽車(chē)是焊接機(jī)器人的最大用戶(hù)，也是最早用戶(hù)。早在70年代末，上海電焊機(jī)廠(chǎng)與上海電動(dòng)工具研究所，合作研制的直角坐標(biāo)機(jī)械手，成功地應(yīng)用于上海牌轎車(chē)底盤(pán)的焊接。一汽是我國(guó)最早引進(jìn)焊接機(jī)器人的企業(yè)，1984年起先后從KUKA公司引進(jìn)了3臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人，用于當(dāng)時(shí)“紅旗牌”轎車(chē)的車(chē)身焊接和“解放牌”車(chē)身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機(jī)器人應(yīng)用于前圍總成的焊接，并于1988年開(kāi)發(fā)了機(jī)器人車(chē)身總焊線(xiàn) 。80年代末和90年代初，德國(guó)大眾公司分別與上海和一汽成立合資汽車(chē)廠(chǎng)生產(chǎn)轎車(chē)，雖然是國(guó)外的二手設(shè)備，但其焊接自動(dòng)化程度與裝備水平，讓我們認(rèn)識(shí)到了與國(guó)外的巨大差距。隨后二汽在貨車(chē)及輕型車(chē)項(xiàng)目中都引進(jìn)了焊接機(jī)器人?？梢哉f(shuō)90年代以來(lái)的技術(shù)引進(jìn)和生產(chǎn)設(shè)備、工藝裝備的引進(jìn)使我國(guó)的汽車(chē)制造水平由原來(lái)的作坊式生產(chǎn)提高到規(guī)模化生產(chǎn)，同時(shí)使國(guó)外焊接機(jī)器人大量進(jìn)入中國(guó)。由于我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的高速發(fā)展帶動(dòng)了工程機(jī)械行業(yè)的繁榮，工程機(jī)械行業(yè)也成為較早引用焊接機(jī)器人的行業(yè)之一。近年來(lái)由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，能源的大量需求，與能源相關(guān)的制造行業(yè)也都開(kāi)始尋求自動(dòng)化焊接技術(shù)，焊接機(jī)器人逐漸嶄露頭角。鐵路機(jī)車(chē)行業(yè)由于我國(guó)貨運(yùn)、客運(yùn)、城市地鐵等需求量的不斷增加，以及列車(chē)提速的需求，機(jī)器人的需求一直處于穩(wěn)步增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。據(jù)2001年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有各類(lèi)焊接機(jī)器人1040臺(tái)，汽車(chē)制造和汽車(chē)零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的76%。在汽車(chē)行業(yè)中點(diǎn)焊機(jī)器人與弧焊機(jī)器人的比例為3：2，其他行業(yè)大都是以弧焊機(jī)器人為主，主要分布在工程機(jī)械（10%）、摩托車(chē)（6%）、鐵路車(chē)輛（4%）、鍋爐（1%）等行業(yè)。焊接機(jī)器人也主要分布在全國(guó)幾大汽車(chē)制造廠(chǎng)， 從中還能看出，我國(guó)焊接機(jī)器人的行業(yè)分布不均衡，也不夠廣泛。 進(jìn)入21世紀(jì)由于國(guó)外汽車(chē)巨頭的不斷涌入，汽車(chē)行業(yè)迅猛發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的機(jī)器人安裝臺(tái)數(shù)迅速增加，2002002004年每年都有近千臺(tái)的數(shù)量增長(zhǎng)。估計(jì)我國(guó)目前焊接機(jī)器人的安裝臺(tái)數(shù)在4000臺(tái)左右。汽車(chē)行業(yè)焊接機(jī)器人所占的比例會(huì)進(jìn)一步提高。 目前在我國(guó)應(yīng)用的機(jī)器人主要分日系、歐系和國(guó)產(chǎn)三種。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。國(guó)產(chǎn)機(jī)器人主要是沈陽(yáng)新松機(jī)器人公司產(chǎn)品。 目前在我國(guó)應(yīng)用的工業(yè)機(jī)器人中，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的數(shù)量不足100臺(tái)，特別是近兩年新安裝的機(jī)器人焊接系統(tǒng)中已經(jīng)看不到中國(guó)機(jī)器人的身影，雖然我國(guó)已經(jīng)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的焊接機(jī)器人系列產(chǎn)品，但卻不能批量生產(chǎn)，形成規(guī)模，有以下幾個(gè)主要原因： 國(guó)內(nèi)機(jī)器人價(jià)格沒(méi)有優(yōu)勢(shì)。近10年來(lái)，進(jìn)口機(jī)器人的價(jià)格大幅度降低，從每臺(tái)7～8萬(wàn)美元降低到2～3萬(wàn)美元，使我國(guó)自行制造的普通工業(yè)機(jī)器人在價(jià)格上很難與之競(jìng)爭(zhēng)。特別是我國(guó)在研制機(jī)器人的初期，沒(méi)有同步發(fā)展相應(yīng)的零部件產(chǎn)業(yè)，如伺服電機(jī)、