【正文】 編號：時間：2021年x月x日書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟頁碼：第28頁 共28頁焊接機器人技術的發(fā)展關鍵字： 焊接 柔性 跟蹤 調控 高精度 自動化摘要：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，焊接制造工藝正經歷著從手工焊到自動焊的過渡。焊接過程自動化、機器人化以及智能化已成為焊接行業(yè)的發(fā)展趨勢，智能化焊接技術已成為焊接界研究的新熱點。傳統(tǒng)的焊接工藝實施主要依靠手工操作和人工經驗，具有環(huán)境惡劣、勞動強度高、生產效率低、產品質量不穩(wěn)定的特點，難以實現(xiàn)高精度的焊接要求。隨著計算機與自動化技術的滲透，已經由傳統(tǒng)的手工作業(yè)逐步發(fā)展成一定規(guī)模的機械化、自動化以及機器人焊接制造。由于焊接機器人具有高效率、質量穩(wěn)定、通用性強、工作可靠的優(yōu)點，受到人們越來越多的重視。在焊接生產中采用機器人技術，可以提高生產率、改善勞動條件、穩(wěn)定和保證焊接質量、實現(xiàn)小批量產品的焊接自動化。采用機器人焊接已成為焊接自動化技術現(xiàn)代化的主要標志。　　目前，國內外大量應用的焊接機器人系統(tǒng)，從整體上看基本都屬于示教再現(xiàn)型的焊接機器人。這類焊接機器人對焊接作業(yè)條件的穩(wěn)定性要求嚴格，焊接過程中缺乏“柔性”和適應性，表現(xiàn)出明顯的缺點。為了克服機器人焊接過程中各種不確定性因素對焊接質量的影響，提高機器人作業(yè)的智能化水平和工作的可靠性，研究探索智能化焊接機器人的關鍵技術已成為必需。為了改進示教再現(xiàn)型焊接機器人的適應功能，需要從模仿焊工觀察感覺、思考決策、以及協(xié)調操作等人工智能行為入手，研究智能焊接機器人的關鍵技術，并發(fā)展智能型的焊接機器人，推進機器人焊接的智能化水平提高。內容：焊接機器人的發(fā)展歷程自從世界上第一臺工業(yè)機人UNIMATE于1959年在美國誕生以來，機器人的應用和技術發(fā)展經歷了三個階段：第一代是示教再現(xiàn)型機器人。這類機器人操作簡單，不具備外界信息的反饋能力，難以適應工作環(huán)境的變化，在現(xiàn)代化工業(yè)生產中的應用受到很大限制。第二代是具有感知能力的機器人。這類機器人對外界環(huán)境有一定的感知能力，具備如聽覺、視覺、觸覺等功能，工作時借助傳感器獲得的信息，靈活調整工作狀態(tài)，保證在適應環(huán)境的情況下完成工作。第三代是智能型機器人。這類機器人不但具有感覺能力，而且具有獨立判斷、行動、記憶、推理和決策的能力，能適應外部對象、環(huán)境協(xié)調地工作，能完成更加復雜的動作，還具備故障自我診斷及修復能力。由于早期的焊接機器人缺乏“柔性”，焊接路徑和焊接參數(shù)須根據實際作業(yè)條件預先設置，工作時存在明顯的缺點。隨著計算機控制技術、人工智能技術以及網絡控制技術的發(fā)展，焊接機器人也由單一的單機示教再現(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。我國開發(fā)工業(yè)機器人晚于美國和日本，起于20世紀70年代，早期是大學和科研院所的自發(fā)性的研究。到80年代中期，全國沒有一臺工業(yè)機器人問世。而在國外，工業(yè)機器人已經是個非常成熟的工業(yè)產品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應用。鑒于當時的國內外形勢，國家“七五”攻關計劃將工業(yè)機器人的開發(fā)列入了計劃，對工業(yè)機器人進行了攻關，特別是把應用作為考核的重要內容，這樣就把機器人技術和用戶緊密結合起來，使中國機器人在起步階段就瞄準了實用化的方向。與此同時于1986年將發(fā)展機器人列入國家863高科技計劃。在國家863計劃實施五周年之際，鄧小平同志提出了發(fā)展高科技，實現(xiàn)產業(yè)化的目標。在國內市場發(fā)展的推動下，以及對機器人技術研究的技術儲備的基礎上，863主題專家組及時對主攻方向進行了調整和延伸，將工業(yè)機器人及應用工程作為研究開發(fā)重點之一，提出了以應用帶動關鍵技術和基礎研究的發(fā)展方針，以后又列入國家八五和九五中。經過十幾年的持續(xù)努力，在國家的組織和支持下，我國焊接機器人的研究在基礎技術、控制技術、關鍵元器件等方面取得了重大進展，并已進入使用化階段，形成了點焊、弧焊機器人系列產品，能夠實現(xiàn)小批量生產。焊接機器人的應用狀況： 我國焊接機器人的應用主要集中在汽車、摩托車、工程機械、鐵路機車等幾個主要行業(yè)。汽車是焊接機器人的最大用戶，也是最早用戶。早在70年代末，上海電焊機廠與上海電動工具研究所，合作研制的直角坐標機械手，成功地應用于上海牌轎車底盤的焊接。一汽是我國最早引進焊接機器人的企業(yè)，1984年起先后從KUKA公司引進了3臺點焊機器人，用于當時“紅旗牌”轎車的車身焊接和“解放牌”車身頂蓋的焊接。1986年成功將焊接機器人應用于前圍總成的焊接，并于1988年開發(fā)了機器人車身總焊線 。80年代末和90年代初，德國大眾公司分別與上海和一汽成立合資汽車廠生產轎車，雖然是國外的二手設備，但其焊接自動化程度與裝備水平，讓我們認識到了與國外的巨大差距。隨后二汽在貨車及輕型車項目中都引進了焊接機器人?？梢哉f90年代以來的技術引進和生產設備、工藝裝備的引進使我國的汽車制造水平由原來的作坊式生產提高到規(guī)模化生產，同時使國外焊接機器人大量進入中國。由于我國基礎設施建設的高速發(fā)展帶動了工程機械行業(yè)的繁榮，工程機械行業(yè)也成為較早引用焊接機器人的行業(yè)之一。近年來由于我國經濟的高速發(fā)展，能源的大量需求，與能源相關的制造行業(yè)也都開始尋求自動化焊接技術，焊接機器人逐漸嶄露頭角。鐵路機車行業(yè)由于我國貨運、客運、城市地鐵等需求量的不斷增加，以及列車提速的需求，機器人的需求一直處于穩(wěn)步增長態(tài)勢。據2001年統(tǒng)計，全國共有各類焊接機器人1040臺，汽車制造和汽車零部件生產企業(yè)中的焊接機器人占全部焊接機器人的76%。在汽車行業(yè)中點焊機器人與弧焊機器人的比例為3：2，其他行業(yè)大都是以弧焊機器人為主，主要分布在工程機械（10%）、摩托車（6%）、鐵路車輛（4%）、鍋爐（1%）等行業(yè)。焊接機器人也主要分布在全國幾大汽車制造廠， 從中還能看出，我國焊接機器人的行業(yè)分布不均衡，也不夠廣泛。 進入21世紀由于國外汽車巨頭的不斷涌入，汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，我國汽車行業(yè)的機器人安裝臺數(shù)迅速增加，2002002004年每年都有近千臺的數(shù)量增長。估計我國目前焊接機器人的安裝臺數(shù)在4000臺左右。汽車行業(yè)焊接機器人所占的比例會進一步提高。 目前在我國應用的機器人主要分日系、歐系和國產三種。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的產品。歐系中主要有德國的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奧地利的IGM公司。國產機器人主要是沈陽新松機器人公司產品。 目前在我國應用的工業(yè)機器人中，國產機器人的數(shù)量不足100臺，特別是近兩年新安裝的機器人焊接系統(tǒng)中已經看不到中國機器人的身影，雖然我國已經具有自主知識產權的焊接機器人系列產品，但卻不能批量生產，形成規(guī)模，有以下幾個主要原因： 國內機器人價格沒有優(yōu)勢。近10年來，進口機器人的價格大幅度降低，從每臺7～8萬美元降低到2～3萬美元，使我國自行制造的普通工業(yè)機器人在價格上很難與之競爭。特別是我國在研制機器人的初期，沒有同步發(fā)展相應的零部件產業(yè)，如伺服電機、