【正文】 機(jī)器人幾乎找不到表演的舞臺(tái)。國(guó)外工業(yè)機(jī)器人是個(gè)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(shí)際生產(chǎn)中不斷地完善和提高，而我國(guó)則處于一種單件小批量的生產(chǎn)狀態(tài)。焊接機(jī)器人是個(gè)機(jī)電一體化的高技術(shù)產(chǎn)品，單靠企業(yè)的自身能力是不夠的，需要政府對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)及使用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人系統(tǒng)的企業(yè)給予一定的政策和資金支持，加速我國(guó)國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的發(fā)展。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。歸納起來(lái)采用焊接機(jī)器人有下列主要意義： 1）穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)量,保證其均一性。采用機(jī)器人焊接時(shí)對(duì)于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質(zhì)量受人的因素影響較小,降低了對(duì)工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。 2）改善了工人的勞動(dòng)條件。 3）提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。 4）產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。 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。機(jī)器人與專機(jī)的最大區(qū)別就是他可以通過(guò)修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。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。焊縫跟蹤技術(shù)的研究就是根據(jù)焊接條件的變化要求弧焊機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出焊縫的偏差，并調(diào)整焊接路徑和焊接參數(shù)，保證焊接質(zhì)量的可靠性。電弧傳感器是從焊接電弧自身直接提取焊縫位置偏差信號(hào)，實(shí)時(shí)性好，焊槍運(yùn)動(dòng)靈活，符合焊接過(guò)程低成本自動(dòng)化的要求，適用于熔化極焊接場(chǎng)合。電弧傳感器一般分為三類：并列雙絲電弧傳感器、擺動(dòng)電弧傳感器、旋轉(zhuǎn)式掃描電弧傳感器，其中旋轉(zhuǎn)電弧傳感器比前兩者的偏差檢測(cè)靈敏度高，控制性能較好。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。 離線編程與路徑規(guī)劃技術(shù)的研究機(jī)器人離線編程系統(tǒng)是機(jī)器人編程語(yǔ)言的拓廣，它利用計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的成果，建立起機(jī)器人及其工作環(huán)境的模型，利用一些規(guī)劃算法，通過(guò)對(duì)圖形的控制和操作，在不使用實(shí)際機(jī)器人的情況下進(jìn)行軌跡規(guī)劃，進(jìn)而產(chǎn)生機(jī)器人程序。離線編程技術(shù)的理想目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)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(huì)自動(dòng)制定相應(yīng)的工藝過(guò)程并最終生成整個(gè)加工過(guò)程的機(jī)器人程序。多機(jī)器人系統(tǒng)是指為完成某一任務(wù)由若干個(gè)機(jī)器人通過(guò)合作與協(xié)調(diào)組合成一體的系統(tǒng)。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。對(duì)于由緊耦合子任務(wù)組成的復(fù)雜任務(wù)而言，協(xié)調(diào)問(wèn)題尤其突出。多機(jī)器人焊接的協(xié)調(diào)控制是目前的一個(gè)研究熱點(diǎn)問(wèn)題。若將機(jī)械手作為仿真對(duì)象，運(yùn)用計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)ＣＡＤ 技術(shù)和機(jī)器人學(xué)理論在計(jì)算機(jī)中形成幾何圖形，并動(dòng)畫(huà)顯示，然后對(duì)機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)學(xué)正反解分析、操作臂控制以及實(shí)際工作環(huán)境中的障礙避讓和碰撞干涉等諸多問(wèn)題進(jìn)行模擬仿真，就可以解決研發(fā)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題。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)。 TCP（tool center point工具中心點(diǎn)）自動(dòng)校零技術(shù)的研究 焊接機(jī)器人的工具中心點(diǎn)就是焊槍的焊絲的端點(diǎn)，因此TCP的零位精度直接影響著焊接質(zhì)量的穩(wěn)定性。通常的做法是利用手動(dòng)進(jìn)行機(jī)器人TCP校零，但一般全過(guò)程需要30min才能完成，影響生產(chǎn)效率。當(dāng)焊槍以不同姿態(tài)經(jīng)過(guò)TCP支座時(shí)，激光傳感器都將記錄下的數(shù)據(jù)傳遞到CPU與最初設(shè)定值進(jìn)行比較與計(jì)算。 雙絲焊接技術(shù)的研究 近年來(lái)由于我國(guó)汽車(chē)、集裝箱、機(jī)車(chē)車(chē)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。除了高速高效外，雙絲焊接還有其他的工藝特點(diǎn)：在熔敷效率增加時(shí)保持較低的熱輸入，熱影響區(qū)小，焊接變形小，焊接氣孔率低等。 目前雙絲焊主要有兩種方式：一種是Twin arc法，另一種為T(mén)andem法。為了防止同相位的兩個(gè)電弧的相互干擾，常采用脈沖MIG/脈沖MAG焊法，并保持兩個(gè)電弧輪流交替燃燒。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。 Tandem法的主要廠家有德國(guó)的Cloos、奧地利Fronius和美國(guó)Lincoln公司。 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(hù)焊的聯(lián)合，兩種焊接熱源同時(shí)作用于一個(gè)焊接熔池。隨著激光器和電弧焊設(shè)備性能的提高，以及激光器價(jià)格的不斷降低，同時(shí)為了滿足生產(chǎn)的迫切需求，激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)近年來(lái)成為焊接領(lǐng)域最重要的研究課題之一。 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)”。與電弧焊相比提高了電弧的穩(wěn)定性和功率密度，提高了焊接速度和焊縫熔深，熱影響區(qū)變小，降低了工件的變形，消除了起弧時(shí)的熔化不良缺陷。 激光/電弧復(fù)合焊接技術(shù)是對(duì)激光焊接的重大發(fā)展，焊接同樣板厚的材料可降低激光功率一半左右，因此大大降低了企業(yè)的投資成本，該技術(shù)的發(fā)展對(duì)推動(dòng)激光焊接的普及將起重要的作用。目前，弧焊機(jī)器人一般采用熔化極氣體保護(hù)焊（MIG 焊、MAG 焊、CO 焊）或非熔化極氣體保護(hù)焊（TIG、等離子弧焊）方法，熔化極氣體保護(hù)焊焊接電源主要使用晶閘管電源與逆變電源。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?；『鸽娫床粩嘞驍?shù)字化方向發(fā)展，其特點(diǎn)是焊接參數(shù)穩(wěn)定，受網(wǎng)路電壓波動(dòng)溫升、元器件老化等因素的影響很小，具有較高的重復(fù)性，焊接質(zhì)量穩(wěn)定、成型良好。 目前，弧焊機(jī)器人普遍采用氣體保護(hù)焊方法，主要是熔化極氣體保護(hù)焊，其次是鎢極氬氣保護(hù)焊，等離子弧焊、切割及機(jī)器人激光焊數(shù)量有限，比例較低。 伺服焊鉗技術(shù)的汽車(chē)裝焊工藝中的應(yīng)用 伺服機(jī)器人焊鉗，就是利用伺服電機(jī)替代壓縮空氣做為動(dòng)力源的一種新型焊鉗。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。改善了現(xiàn)場(chǎng)的作業(yè)環(huán)境。與氣動(dòng)焊鉗相比，伺服焊鉗的動(dòng)作路徑可以控制到最短化，縮短生產(chǎn)節(jié)拍，提高生產(chǎn)效率。但是，考慮到伺服焊鉗的優(yōu)勢(shì)，如伺服焊鉗的軟接觸化，對(duì)工件的沖擊可減輕，從而可以相對(duì)減少焊接夾具夾緊機(jī)構(gòu)的數(shù)量，削減夾具的費(fèi)用等，也可以減少生產(chǎn)線的整體投資額，伺服焊鉗仍有其廣闊的應(yīng)用空間。 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。焊接機(jī)器人的技術(shù)展望為了適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向大型、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和開(kāi)放方向發(fā)展的需要，發(fā)達(dá)國(guó)家都在加大力度，對(duì)機(jī)