【正文】 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)焊的過渡。這類焊接機(jī)器人對(duì)焊接作業(yè)條件的穩(wěn)定性要求嚴(yán)格，焊接過程中缺乏“柔性”和適應(yīng)性，表現(xiàn)出明顯的缺點(diǎn)。這類機(jī)器人不但具有感覺能力，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。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)。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廠生產(chǎn)轎車，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。焊接機(jī)器人也主要分布在全國(guó)幾大汽車制造廠， 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。 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)格沒有優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前焊接機(jī)器人的應(yīng)用迎來了難得的發(fā)展機(jī)遇。采用機(jī)器人焊接工人只是用來裝卸工件，遠(yuǎn)離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對(duì)于點(diǎn)焊來說工人不再搬運(yùn)笨重的手工焊鉗，使工人從大強(qiáng)度的體力勞動(dòng)中解脫出來。 焊接機(jī)器人的技術(shù)研究機(jī)器人技術(shù)是綜合了計(jì)算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)，當(dāng)前對(duì)機(jī)器人技術(shù)的研究十分活躍。光學(xué)傳感器的種類很多，主要包括紅外、光電、激光、視覺、光譜和光纖式，光學(xué)傳感器的研究又以視覺傳感器為主，視覺傳感器所獲得的信息量大，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺和圖像處理的最新技術(shù)，大大增強(qiáng)弧焊機(jī)器人的外部適應(yīng)能力。它包含兩方面的內(nèi)容，即多機(jī)器人合作與多機(jī)器人協(xié)調(diào)。 遙控焊接技術(shù)的研究遙控焊接是指人在離開現(xiàn)場(chǎng)的安全環(huán)境中對(duì)焊接設(shè)備和焊接過程進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，從而完成完整的焊接工作。當(dāng)TCP發(fā)生偏離時(shí)，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)運(yùn)行校零程序，自動(dòng)對(duì)每根軸的角度進(jìn)行調(diào)整，并在最少的時(shí)間內(nèi)恢復(fù)TCP零位。這樣一來，就要求一個(gè)協(xié)同控制器保證兩個(gè)電源的輸出電流波形相位相差180176。 激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)有多種形式的組合，有激光/TIG、激光/MAG和激光/MAG等。近年來，弧焊逆變器的技術(shù)已趨于成熟，機(jī)器人用的專用弧焊逆變電源大多為單片微機(jī)控制的晶體管式弧焊逆變器，并配以精細(xì)的波形控制和模糊控制技術(shù)工作頻率在 20～50 KHZ，最高的可達(dá)200ｋHZ，焊接系統(tǒng)具有十分優(yōu)良的動(dòng)特性，非常適合機(jī)器人自動(dòng)化和智能化焊接。它具有以下優(yōu)點(diǎn)： (1)提高車身的表面質(zhì)量 伺服焊鉗由于采用的是伺服電機(jī)，電極的動(dòng)作速度在接觸到工件前，可由高速準(zhǔn)確地調(diào)整到低速，這樣，就可以形成電極對(duì)工件的軟接觸，減輕電極沖擊所造成的壓痕，從而也減輕了后序車身表面修磨處理量，提高了車身質(zhì)量。因此，隨著發(fā)展，伺服焊鉗會(huì)越來越多應(yīng)用于生產(chǎn)線上。早先，研究人員直接利用電弧光照射熔池前方的工件間隙獲取焊接區(qū)焊縫信息，根據(jù)熔池前方不同遠(yuǎn)近處電弧光強(qiáng)度的閃爍來實(shí)現(xiàn)焊接過程中的焊縫跟蹤，典型的例子是利用帶有ＣＣＤ 攝像機(jī)的微型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)焊接熔池行為進(jìn)行觀察和控制。 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制是研究和利用人腦的某些結(jié)構(gòu)、機(jī)理以及人的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，它是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)作為人工智能的一種途徑在控制領(lǐng)域的滲透。可以說國(guó)內(nèi)的系統(tǒng)集成商在機(jī)器人工作站及簡(jiǎn)單的焊裝線的設(shè)計(jì)開發(fā)方面具有了與國(guó)外系統(tǒng)集成商抗衡的能力，近幾年為國(guó)內(nèi)汽車零部件等企業(yè)提供了大量的機(jī)器人焊接系統(tǒng)。 3)加強(qiáng)人才培養(yǎng)建設(shè)。向基于PC機(jī)的開放型控 人機(jī)界面更加友好，語(yǔ)言、圖形編程界面正在研制之中。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實(shí)用化。 在一些諸如核輻射、深水、有毒等高危險(xiǎn)環(huán)境中進(jìn)行焊接或其它作業(yè)，需要有遙控的機(jī)器人代替人去工作?；诙鄠鞲衅?、多媒體和虛擬現(xiàn)實(shí)以及臨場(chǎng)感技術(shù)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的虛擬遙操作和人機(jī)交互。像海洋開發(fā)、宇宙探測(cè)、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂等行業(yè)都提出了自動(dòng)化和機(jī)器人化的要求。高效率、高精度工藝的一個(gè)典型例子是精密成形技術(shù)，其目的是盡量減少切削，甚至免除切削，減少原材料的浪費(fèi)，同時(shí)提高制造效率。 另外，國(guó)外在大型、成套裝備方面有很大優(yōu)勢(shì)，并且在成套裝備的高技術(shù)化方面，取得了巨大的進(jìn)展，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了數(shù)控化、柔性自動(dòng)化，并大量采用工業(yè)機(jī)器人，正向著智能化、集成化的方向發(fā)展。 在“十五”期間，我國(guó)曾把包括焊接機(jī)器人在內(nèi)的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)作為重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容之一，其中包括焊接機(jī)器人(把弧焊與點(diǎn)焊機(jī)器人作為負(fù)載不同的一個(gè)系列機(jī)器人，可兼作弧焊、點(diǎn)焊、搬運(yùn)、裝配、切割作業(yè))產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計(jì)；弧焊機(jī)器人用激光視覺焊縫跟蹤裝置的開發(fā)，激光發(fā)射器的選用，CCD成象系統(tǒng)，視覺圖象處理技術(shù)，視覺跟蹤與機(jī)器人協(xié)調(diào)控制；焊接機(jī)器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動(dòng)態(tài)仿真等。柔性自動(dòng)化仍是機(jī)床業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)之一。 然而目前我國(guó)裝備制造業(yè)的整體水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比尚有較大的差距，尤其是在戰(zhàn)略必爭(zhēng)裝備技術(shù)與競(jìng)爭(zhēng)前核心技術(shù)、基礎(chǔ)制造裝備與成套關(guān)鍵裝備制造技術(shù)等方面差距更大，這種差距又主要體現(xiàn)在先進(jìn)裝備的自主設(shè)計(jì)與獨(dú)立制造能力差，成套與系統(tǒng)集成、優(yōu)化能力差，技術(shù)創(chuàng)新和集成創(chuàng)新能力差。 這是目前機(jī)器人研究的一個(gè)嶄新領(lǐng)域。美國(guó)發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實(shí)例。 采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)，實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量及加工，這是機(jī)器人技術(shù)向數(shù)控技術(shù)的拓展，為將來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人和數(shù)控技術(shù)一體化奠定了基礎(chǔ)。例如，關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測(cè)系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī)；國(guó)外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 目前國(guó)際機(jī)器人界都在加大科研力度，進(jìn)行機(jī)器人共性技術(shù)的研究。 4)加強(qiáng)與國(guó)外公司的合作，通過合作學(xué)習(xí)提高自己的設(shè)計(jì)水平。國(guó)內(nèi)幾大汽車廠的車身焊裝線都是由國(guó)外機(jī)器人系統(tǒng)集成商設(shè)計(jì)制造的。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)能力信息存儲(chǔ)量大，容錯(cuò)性好，能夠?qū)崿F(xiàn)并行聯(lián)想搜索解空間和完成自適應(yīng)推理，提高智能系統(tǒng)的智能水平、知識(shí)處理能力及強(qiáng)壯性?；『钢惺褂眉す庖曈X系統(tǒng)可以抗電弧輻射、火焰、熱金屬飛濺、振動(dòng)沖擊和高溫，這種傳感器正在成為智能自適應(yīng)焊接機(jī)器人焊接優(yōu)先選用的視覺系統(tǒng)。特別是焊接機(jī)器人在高質(zhì)高效的焊接生產(chǎn)中，發(fā)揮了極其重要的作用。 (2)改善作業(yè)環(huán)境 由于電極對(duì)工件的是軟接觸，可以減輕沖擊噪聲，也不會(huì)出現(xiàn)使用氣動(dòng)焊鉗時(shí)所造成的排氣噪音。目前有一種采用模糊控制方法的焊接電源，可以更好保證焊縫熔寬和熔深的基本一致，不僅焊縫表面美觀，而且還能減少焊接缺陷。與激光焊接相比，對(duì)裝配間隙的要求降低，因而降低了焊前工件制備成本；另外由于有填充焊絲消除了激光焊接時(shí)存在的固有缺陷，焊縫更加致密。 Twin