【正文】 如何適應(yīng)激烈的國際競爭和快速變化的世界市場需求，不斷以高質(zhì)量、低成本、快速響應(yīng)的手段在新的市場競爭中求得生存和發(fā)展，已是我國裝備制造業(yè)不容回避的問題。 可以預(yù)見，在21世紀各種先進的機器人系統(tǒng)將會進入人類生活的各個領(lǐng)域，成為人類良好的助手和親密的伙伴。由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，使機器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。5)機器人遙控和監(jiān)控技術(shù) 編程技術(shù)除進一步提高在線編程的可操作性之外，離線編程的實用化將成為研究重點，在某些領(lǐng)域的離線編程已實現(xiàn)實用化。此外采用先進的RV減速器及交流伺服電機，使機器人操作機幾乎成為免維護系統(tǒng)。近年來，焊接機器人技術(shù)的研究與應(yīng)用在焊縫跟蹤、信息傳感、離線編程與路徑規(guī)劃、智能控制、電源技術(shù)、仿真技術(shù)、焊接工藝方法、遙控焊接技術(shù)等方面取得了許多突出的成果。經(jīng)實驗和實際應(yīng)用表明，嵌入式控制器比基本的模糊控制器具有更好的控制性能嵌入式為焊接工藝的在線監(jiān)測提供了新的技術(shù)方法，它能確保焊接質(zhì)量“零缺陷”的目標得以實現(xiàn)。焊接機器人視覺控制技術(shù)是通過對焊接區(qū)圖像進行采集產(chǎn)生視頻信號送至圖像處理機，對圖像進行快速處理并提取跟蹤特征參量，進行數(shù)據(jù)識別和計算，通過逆運動學(xué)求解得到機器人各關(guān)節(jié)位置給定值，最后控制高精度的末端執(zhí)行機構(gòu)，整機器人的位姿。 目前，弧焊機器人普遍采用氣體保護焊方法，主要是熔化極氣體保護焊，其次是鎢極氬氣保護焊，等離子弧焊、切割及機器人激光焊數(shù)量有限，比例較低。 激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù) 激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是激光焊接與氣體保護焊的聯(lián)合，兩種焊接熱源同時作用于一個焊接熔池。通常的做法是利用手動進行機器人TCP校零，但一般全過程需要30min才能完成，影響生產(chǎn)效率。離線編程技術(shù)的理想目標是實現(xiàn)全自動編程，即只需輸入工件的模型，離線編程系統(tǒng)中的專家系統(tǒng)會自動制定相應(yīng)的工藝過程并最終生成整個加工過程的機器人程序。 5）可縮短產(chǎn)品改型換代的周期,減小相應(yīng)的設(shè)備投資。國外工業(yè)機器人是個非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，經(jīng)歷了30多年的發(fā)展歷程，而且在實際生產(chǎn)中不斷地完善和提高，而我國則處于一種單件小批量的生產(chǎn)狀態(tài)。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。而在國外，工業(yè)機器人已經(jīng)是個非常成熟的工業(yè)產(chǎn)品，在汽車行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。在焊接生產(chǎn)中采用機器人技術(shù)，可以提高生產(chǎn)率、改善勞動條件、穩(wěn)定和保證焊接質(zhì)量、實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。為了改進示教再現(xiàn)型焊接機器人的適應(yīng)功能，需要從模仿焊工觀察感覺、思考決策、以及協(xié)調(diào)操作等人工智能行為入手，研究智能焊接機器人的關(guān)鍵技術(shù)，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。經(jīng)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(chǔ)技術(shù)、控制技術(shù)、關(guān)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(chǎn)品，能夠?qū)崿F(xiàn)小批量生產(chǎn)。估計我國目前焊接機器人的安裝臺數(shù)在4000臺左右。應(yīng)用焊接機器人的意義 焊接機器人之所以能夠占據(jù)整個工業(yè)機器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業(yè)有關(guān)，焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，同時由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣，焊接質(zhì)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的影響。 焊縫跟蹤技術(shù)的研究焊接機器人施焊過程中，由于環(huán)境因素的影響，如：強弧光輻射、高溫、煙塵、飛濺、坡口狀況、加工誤差、夾具裝夾精度、表面狀態(tài)和工件熱變形等，實際焊接條件的變化往往會導(dǎo)致焊炬偏離焊縫，從而造成焊接質(zhì)量下降甚至失敗。當(dāng)以某種機制確定了各自任務(wù)與關(guān)系后，問題變?yōu)槿绾伪３謾C器人間的運動協(xié)調(diào)一致，即多機器人協(xié)調(diào)。雙絲焊是近年來發(fā)展起來的一種高速高效焊接方法，焊接薄板時可以顯著提高焊接速度，達到3～6m/min，焊接厚板時可以提高熔敷效率。與激光焊接相比，對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存在的固有缺陷，焊縫更加致密。 (2)改善作業(yè)環(huán)境 由于電極對工件的是軟接觸，可以減輕沖擊噪聲，也不會出現(xiàn)使用氣動焊鉗時所造成的排氣噪音?；『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、振動沖擊和高溫，這種傳感器正在成為智能自適應(yīng)焊接機器人焊接優(yōu)先選用的視覺系統(tǒng)。國內(nèi)幾大汽車廠的車身焊裝線都是由國外機器人系統(tǒng)集成商設(shè)計制造的。 目前國際機器人界都在加大科研力度，進行機器人共性技術(shù)的研究。例如，關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機、減速機、檢測系統(tǒng)三位一體化；由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機器人整機；國外已有模塊化裝配機器人產(chǎn)品問市。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。 這是目前機器人研究的一個嶄新領(lǐng)域。柔性自動化仍是機床業(yè)發(fā)展的重要趨勢之一。 在“十五”期間，我國曾把包括焊接機器人在內(nèi)的示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人的產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)作為重點研究內(nèi)容之一，其中包括焊接機器人(把弧焊與點焊機器人作為負載不同的一個系列機器人，可兼作弧焊、點焊、搬運、裝配、切割作業(yè))產(chǎn)品的標準化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計；弧焊機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)，視覺跟蹤與機器人協(xié)調(diào)控制；焊接機器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動態(tài)仿真等。 另外，國外在大型、成套裝備方面有很大優(yōu)勢，并且在成套裝備的高技術(shù)化方面，取得了巨大的進展，已經(jīng)實現(xiàn)了數(shù)控化、柔性自動化，并大量采用工業(yè)機器人，正向著智能化、集成化的方向發(fā)展。像海洋開發(fā)、宇宙探測、采掘、建筑、醫(yī)療、農(nóng)林業(yè)、服務(wù)、娛樂等行業(yè)都提出了自動化和機器人化的要求?；诙鄠鞲衅?、多媒體和虛擬現(xiàn)實以及臨場感技術(shù)，實現(xiàn)機器人的虛擬遙操作和人機交互。另一問題就是傳感系統(tǒng)的實用化。 人機界面更加友好，語言、圖形編程界面正在研制之中。 3)加強人才培養(yǎng)建設(shè)。 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)、機理以及人的知識和經(jīng)驗對系統(tǒng)進行控制，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。因此，隨著發(fā)展，伺服焊鉗會越來越多應(yīng)用于生產(chǎn)線上。近年來，弧焊逆變器的技術(shù)已趨于成熟，機器人用的專用弧焊逆變電源大多為單片微機控制的晶體管式弧焊逆變器，并配以精細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200ｋHZ，焊接系統(tǒng)具有十分優(yōu)良的動特性，非常適合機器人自動化和智能化焊接。這樣一來，就要求一個協(xié)同控制器保證兩個電源的輸出電流波形相位相差180176。 遙控焊接技術(shù)的研究遙控焊接是指人在離開現(xiàn)場的安全環(huán)境中對焊接設(shè)備和焊接過程進行遠程監(jiān)視和控制，從而完成完整的焊接工作。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)合計算機視覺和圖像處理的最新技術(shù)，大大增強弧焊機器人的外部適應(yīng)能力。采用機器人