【正文】 精密成形技術(shù)在工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已得到廣泛應(yīng)用。 進(jìn)入21世紀(jì)，世界經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)正在發(fā)生重大而深刻的變革，但制造業(yè)依然是世界各發(fā)達(dá)與發(fā)展中國(guó)家加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。這些行業(yè)與制造業(yè)相比，其主要特點(diǎn)是工作環(huán)境的非結(jié)構(gòu)化和不確定性，因而對(duì)機(jī)器人的要求更高，需要機(jī)器人具有行走功能，對(duì)外感知能力以及局部的自主規(guī)劃能力等，是機(jī)器人技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展方向。7)機(jī)器人性能價(jià)格比：當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點(diǎn)不是追求全自治系統(tǒng)，而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制，即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng)，使智能機(jī)器人走出實(shí)驗(yàn)室進(jìn)入實(shí)用化階段。4)網(wǎng)絡(luò)通信功能： 機(jī)器人中的傳感器作用日益重要，除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外，裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了激光傳感器、視覺(jué)傳感器和力傳感器，并實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。機(jī)器人控制器的標(biāo)準(zhǔn)化和網(wǎng)絡(luò)化，以及基于PC機(jī)網(wǎng)絡(luò)式控制器已成為研究熱點(diǎn)。 機(jī)構(gòu)向著模塊化、可重構(gòu)方向發(fā)展。機(jī)器人焊接生產(chǎn)線是個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，涉及到機(jī)械、電氣、物流 傳輸、計(jì)算機(jī)、汽車設(shè)計(jì)制造、機(jī)器人技術(shù)、焊接技術(shù)等多種學(xué)科，而我國(guó)目前還沒(méi)有 關(guān)于這方面較為系統(tǒng)的培訓(xùn)機(jī)構(gòu)。但是另外一個(gè)嚴(yán)重的事實(shí)是，我們還不具備制造高水平的機(jī)器人成套焊裝線的能力。用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)適應(yīng)性、魯棒性均較好，能處理時(shí)變、多因素、非線性等復(fù)雜焊接過(guò)程的控制問(wèn)題。現(xiàn)在，基于激光三角形的視覺(jué)系統(tǒng)具有高度的靈活性而且價(jià)格低、精度高、獲取信息能力強(qiáng)，不受周圍噪聲和電弧產(chǎn)生的高溫影響，獲得的信息可以用于多種自適應(yīng)功能。 工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研究、發(fā)展與應(yīng)用，有力地推動(dòng)了世界工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步。而且，應(yīng)用伺服控制技術(shù)可以對(duì)焊接參數(shù)進(jìn)行數(shù)字化控制管理，可以保證提供出最適焊接參數(shù)數(shù)據(jù)，保證焊接質(zhì)量。還有一些特殊功能的電源，如適合鋁及其鋁合金 TIG 焊的方波交流電源、帶有專家系統(tǒng)的焊接電源等。 激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)之所以受到青睞是由于其兼各熱源之長(zhǎng)而補(bǔ)各自之短，具有1 12或更多的“協(xié)同效應(yīng)”。當(dāng)焊接參數(shù)設(shè)置到最佳時(shí)，脈沖電弧能得到無(wú)短路、幾乎無(wú)飛濺的過(guò)渡過(guò)程，真正做到“1個(gè)脈沖過(guò)渡1個(gè)熔滴”，每個(gè)熔滴的大小幾乎完全相同，其大小是由電弧功率來(lái)決定。 雙絲焊接技術(shù)的研究 近年來(lái)由于我國(guó)汽車、集裝箱、機(jī)車車輛、工程機(jī)械等行業(yè)的高速發(fā)展，對(duì)高速焊和高熔敷效率焊接的需求越來(lái)越多。在核電站設(shè)備的維修、海洋工程建設(shè)以及未來(lái)的空間站建設(shè)中都要用到焊接，這些環(huán)境中的焊接工作不適合人類親臨現(xiàn)場(chǎng)，而目前的技術(shù)水平還不可能實(shí)現(xiàn)完全的自主焊接，因此需要采用遙控焊接技術(shù)。當(dāng)給定多機(jī)器人系統(tǒng)某項(xiàng)任務(wù)時(shí)首先面臨的問(wèn)題是如何組織多個(gè)機(jī)器人去完成任務(wù)，如何將總體任務(wù)分配給各個(gè)成員機(jī)器人，即機(jī)器人之間怎樣進(jìn)行有效地合作。激光跟蹤傳感具有優(yōu)越的性能，成為最有前途、發(fā)展最快的焊接傳感器。從目前國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀來(lái)看，焊接機(jī)器人技術(shù)研究主要集中在焊縫跟蹤技術(shù)、離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)、多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制技術(shù)、專用弧焊電源技術(shù)、焊接機(jī)器人系統(tǒng)仿真技術(shù)、機(jī)器人用焊接工藝方法、遙控焊接技術(shù)等方面。 3）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人的價(jià)格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動(dòng)力成本不斷上升，我國(guó)由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，需要提升加工手段，提高產(chǎn)品質(zhì)量和增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，這一切預(yù)示著機(jī)器人應(yīng)用及發(fā)展前景空間巨大。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)。 進(jìn)入21世紀(jì)由于國(guó)外汽車巨頭的不斷涌入，汽車行業(yè)迅猛發(fā)展，我國(guó)汽車行業(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)。隨后二汽在貨車及輕型車項(xiàng)目中都引進(jìn)了焊接機(jī)器人。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。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)。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。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)。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。這類機(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。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。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”轎車的車身焊接和“解放牌”車身頂蓋的焊接。據(jù)2001年統(tǒng)計(jì)，全國(guó)共有各類焊接機(jī)器人1040臺(tái)，汽車制造和汽車零部件生產(chǎn)企業(yè)中的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的76%。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)內(nèi)機(jī)器人生產(chǎn)廠家處于幼兒期，還需要政府政策和資金的支持。而人工焊接時(shí)，焊接速度、干伸長(zhǎng)等都是變化的，因此很難做到質(zhì)量的均一性?？蓪?shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化。電弧傳感的基本原理是利用焊炬與工件距離的變化而引起的焊接參數(shù)變化，來(lái)探測(cè)焊炬高度和左右偏差。目前，還不能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)編程，自動(dòng)編程技術(shù)是當(dāng)前研究的重點(diǎn)。機(jī)器人在研制、設(shè)計(jì)和試驗(yàn)過(guò)程中，經(jīng)常需要對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能分析以及軌跡規(guī)劃設(shè)計(jì)，而機(jī)器人又是多自由度、多連桿空間機(jī)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)問(wèn)題十分復(fù)雜，計(jì)算難度很大。TCP自動(dòng)校零是用在機(jī)器人焊接中的一項(xiàng)新技術(shù)，它的硬件設(shè)施是由一梯形固定支座和一組激光傳感器組成。焊接設(shè)備的基本組成類似，都是由兩個(gè)焊接電源、兩個(gè)送絲機(jī)和一個(gè)共用的送雙絲的電纜。該技術(shù)的研究最早出現(xiàn)在20世紀(jì)70年代末，但由于激光器的昂貴價(jià)格，限制了其在工業(yè)中的應(yīng)用。在焊接機(jī)器人系統(tǒng)中，電器性能良好的專用弧焊電源直接影響焊接機(jī)器人的使用性能。發(fā)達(dá)國(guó)家的弧焊機(jī)器人已普遍采用高速、高效氣體保護(hù)焊接工藝，如雙絲氣體保護(hù)焊、 焊、熱絲TIG焊、熱絲等離子焊等先進(jìn)的工藝方法，不僅有效地保證了優(yōu)良的焊接接頭，還使焊接速度和熔敷效率提高數(shù)倍至幾十倍。 目前，從投資的角度來(lái)考慮，購(gòu)買伺服焊鉗設(shè)備的一次投入較高，因此，伺服焊鉗還不能被廣泛采用。視覺(jué)控制的關(guān)鍵在于視覺(jué)測(cè)量，在焊