焊接机器人研究目的和意义以及国内外研究现状

焊接机器人研究目的和意义

工业机器人作为世界上最引人瞩目的高新技术之一，在提高效率、稳定产品质量、提升企业竞争力方面，有着无可替代的作用。很多国家己经将工业机器人技术的发展列入发展计划，中国也在《中国制造2025规划纲要》中明确提出加快工业机器人等智能制造装备的发展。

焊接机器人是主要从事焊接工作的工业机器人，通常是由通用工业机器人在末端轴加装焊枪组成，可以在恶劣的工作环境下稳定、高效地进行焊接作业，提高焊接质量，降低生产成本。因此焊接机器人在机械加工、船舶制造、电子生产等领域有着广泛地应用。近年来，在我国制造业中焊接机器人的应用数量急剧增加，推动了国内对焊接机器人的研究。

国外焊接产品的研究起步较早，现在已经拥有了自己的系列化产品，如ABB,KUKA, OTC, FANUC, MOTOMAN等，占有了大部分市场份额。国内焊接机器人在研发、生产方面尚处于行业起步阶段，与国外差距较大，尚未形成焊接机器人的产品标准;并且受我国现有制造工艺状况制约，我国生产的焊接机器人多存在结构设计不合理等问题。同时，焊接机器人作为一种高精度要求的工业机器人，一直以来存在重复定位精度高，而绝对定位精度较低的问题。如果要提高重复定位精度则需要对机器人的硬件本身进行更换，而绝对定位精度则可以通过标定等方法对机器人控制器中的参数进行修正，以提高机器人的位姿精度。随着离线编程的兴起，提高焊接机器人的绝对定位精度显得尤为重要。

针对目前我国焊接机器人存在的不足，本论文以PR 1400型焊接机器人为研究对象，对其关键部件进行有限元分析，为焊接机器人的结构优化设计提供理论依据;并且对PR1400型焊接机器人进行精度分析，为提高焊接机器人的精度提供理论依据，通过建立误差模型、运动学参数辨识，提高焊接机器人的绝对定位精度。

国内外焊接机器人研究现状

1959年第一台工业机器人“Unimate”在美国诞生，自此工业机器人开始出现在工业生产过程中，而后的几十年里工业机器人的发展日新月异。焊接机器人的兴起是伴随着汽车行业的发展而来，汽车行业的繁荣导致对焊接机器人的需求激增。国外的焊接机器人制造厂家已经将焊接机器人标准化，推出了不同系列的通用焊接机器人，占据了世界焊接机器人领域的大部分市场。目前世界主要应用的焊接机器人按照产地主要可以分为三类:日系、欧系、美系。日本主要的焊接机器人厂家有Fanuc , Motoman以及OTC等企业。欧洲主要的焊接机器人生产厂家有德国的KUKA, CLOGS，瑞典的ABB及意大利的COMAU等企业。而美国比较有代表性的是Adept Technology公司。

ABB推出的IRB系列工业机器人在焊接领域具有广泛的应用，如图1.1所示IRB1410，自1992年以来的全球安装数量己超过14000台。德国KUKA产品的通用性以及灵活性较高，在汽车行业得到广泛应用，如图1.2为KR6是一款载荷6Kg工业机器人。

与国外相比，国内的焊接机器人在研发生产等方面还存在着一定的差距。但是随着国内工业自动化的水平，对于焊接机器人的需求量进一步增加，也推动了国内焊接机器人方面的研究。

早在1985年，我国就研制出了第一台焊接机器人一一“H-Y12"，此后上海交通大学的“上海一号”、哈尔滨工业大学的“HT-100A”等焊接机器人也陆续研制成功。目前国内比较具有代表性的机器人厂家有:沈阳新松、首钢莫托曼、安徽埃夫特、南京埃斯顿等。如图1. 3所示沈阳新松生产的SR6/lOC系列机器人机械结构紧凑，具备极高的精确度，重复定位精度士0. 06mm，性能稳定可靠。如图1.4所示奇瑞集团与哈尔滨工业大学合作研发的额定载荷为165Kg的QH 165，己成功用于奇瑞汽车生产线。