国内外焊接机器人发展概况对比

一直以来人们就幻想着能够有一种机器能够帮助自己完成复杂繁琐的工作，并希望这种机器具有超越人类自身能力的一种所谓“超能力”来满足自身的需要。我们可以从一些文学作品中找到证据。一些西方科幻作家创作了大量的文学作品，赋予了机器人超能力，成为了“超人”。在1920年，Karel Capek，一名来自捷克的作家在其发表的Rossums Universial Robots剧本中第一次提到“Robot”一词，是将捷克语中“Robota"(农奴)写成“Robot”从而得到的。其实在遥远的远古时期就己经出现了机器人的雏形，虽然与当近代的机器人差别是十分大的但是从机器人都是为了帮助人类完成一些工作，只是工作的方式不同而己这一角度出发，古代人就己经学会了制造能够帮助自己完成复杂繁琐工作的机构。机器人不仅在我国的古代文献中有所记载而且在古代希腊、古代日本的相关历史文献中也都有所记载，由此证明“机器人”这一思想有着深厚的渊源。根据历史资料记载，古人借助设计的自动机械装置来帮助自己从事劳动工作以及娱乐活动。很大程度上满足当时人们的需要，但是与现代机器人技术相比还是显得很浅显的，可以看做是现代机器人出现的萌芽，随后的科技革命促使现代机器人的出现。终于在上世纪中期现代机器人诞生，机器人的出现可以在各个方面方便人类的生活，复杂繁琐的工作以及危险性高的工作交给机器人来完成使我们的生活更加便利。1948年一种简易机械结构的机械手臂诞生在美国阿贡研究所。该主从机械手由两种相似的机械手结构构成，一侧由人工操作，该侧环境为安全的环境，而另一侧暴露在危险的环境当中，中间由防辐射的透明挡板隔绝保证操作人员的安全，至今仍受到较为广泛的使用。

 

1954年美国科学家G.C.D evol提出一种更加精确高效的用于操控机器人的方案，随后在这个方案的基础上发表了一篇文章并申请了专利。此种机器人可以通过人工示教的方式来执行任务，在人工示教的过程当中操作者手动操作机械臂，使机械臂的末端位置依次到达预定运行路径上的各个点位，这些预定点位的位置坐标数据信息将会被记录在机器人内部的数字存储器内，在执行任务过程中伺服驱动系统驱动机器人的各个关节，各个关节将会产生关联运动，再次自动到达之前设置的位置坐标。

 

上世纪中叶机器人行业可谓是百花齐放并且出现了柔性的制造单元，所谓柔性制造单元是由工业机器人本身以及加工中心共同组成的。在上世纪60年代机器人技术取得了飞跃的进展，制造了多种类型的机器人并初步形成机器人生产部门，带动与机器人生产制造相关产业的兴起与发展。但是机器人作为一个新生事物大多数的工业部门对机器人更多还是保持一种谨慎观望的态度，在一定程度上阻碍了机器人推广与发展。

 

1973年来自斯坦福大学研究室的博尔·斯大林·保罗应用PDP-10计算机控制系统，结合视觉系统以及力反馈系统设计出了“斯坦福”机械手。1974年德雷拍实验室内文斯等人研制了应用于装配紧配合装置，其安装在机器人的最后一个关节上的基于依从性的后来发展成为被动柔顺或者间接中心柔顺的传感技术。在上世纪中后期，机器人己经搭载了一套视觉系统与力觉系统从而可以识别出周围的工作环境，当周围存在障碍物时发生碰撞自身的力觉感知系统会立即作出反馈使机器人即刻停止运动保障安全。同时机器人的各个关节轴都是依靠伺服电机进行驱动的，运动性能的保障性大大提高，其中最具代表性的为PUMA型系列机器人。

 

目前机器人无论是在工作效率还是工作精度上都己经产生了质的飞跃，使机器人更像“人”了，机器视觉系统的不断完善给机器人添加了一双眼睛，可以自动寻找目标，另外人工智能技术装配到机器人后使其能够进行思考，自动化程度大大提升。

 

发展到现在一些机器人技术先进的国家的技术己经近乎完善与成熟，德国的KUKA公司与瑞典的ABB公司生产的机器人见图1.1，在机器人行业内可以算得上是领头企业，他们的生产的机器人己经遍布到世界各地。作为制造业大国的中国生产领域中的机器人使用量正在与日俱增，而在中国制造生产领域服役的机器人大多数来自于这两个公司。而在亚洲范围内技术比较领先的是日本，代表性的企业为FANUC公司以及安川公司等。日本相较于欧洲国家起步较晚但是通过不断地学习创新使其机器人技术己经达到了国际范围内的一流水准，具有一定的市场竞争力。

 

 

我国焊接机器人的研究起步相对较晚，由于对外国机器人技术的依赖性太强严重限制了我国科学技术、经济水平的发展，最初我国所掌握的焊接机器人技术都是依靠从国外引进的，从国外引进技术所产生的弊端会更多的展现出来，一方面是我国将更加依赖于国外对自己的发展产生较多阻碍作用，另一方面我国无法获得核心技术严重制约我国科技的发展。鉴于此国家着眼于未来发展大计，出台了一些相关政策大力扶植焊接机器人技术的自主研发与技术攻关。我国焊接机器人技术的发展在引进外国先进技术的基础之上结合我国的实际情况，集各家所长取长补短，自主研究焊接机器人技术。在20世纪中后期我国正式将发展的方向转向机器人的研发与公关上面来，成立了我国自己的自动化研究中心，投入了相当一部分的人力、财力用于机器人的研发、公关与生产制造上。但是由于受到了当时实际技术水平的制约相关经验的缺失，导致整个焊接机器人的研究进展较为缓慢。虽然几乎没有任何可以值得借鉴的经验给我们提供帮助，但是凭借着坚定地信念以及摸着石头过河的精神虽然历经无数次的失败，但是之后认真总结经验教训终于取得了突破性的进展。经过了十多年不断地研发与公关，终于诞生了我们国家首台用于工业生产焊接领域的焊接机器人[18}并将其命名为HY-1型机器人。为此承担起HY-1型机器人研发生产任务的哈尔滨工业大学的科研人员们付出了艰辛的努力，该成就在我们国家机器人领域里具有里程碑式的意义。随后的几年内我国自主研发并且制造了TJR-G1型焊接机器人、点焊机器人以及用于示教型的机器人，不同类型的机器人一经生产制造就会投入到生产加工领域从事生产加工的工作，一般点焊类型的机器人主要广泛应用于汽车制造企业中特别是在汽车的驾驶室以及车身等的生产线上极大地提高了生产的效率，焊接加工的质量也较之前有了较大的改善。当然在我国专心走自主研发的道路上也不仅仅是闭门造车，也会积极地与一些对机器人技术研究较早并且机器人技术己经较为成熟的国家例如欧美以及日本等国家在多方面各领域都展开了合作，合作也会随之越来越深入。这对促进我国机器人技术的发展起到了至关重要的作用，我们也认真借鉴了机器人技术先进国家的经验并且结合了我们国家的实际情况走出一条适合我们国家自己的发展道路，使我们少走了很多弯路。由中国焊接学会对焊接机器人在工业生产领域实际使用情况做出的全面并且详细地调查得出权威的数据。数据显示上个世纪末我国采用机器人技术将机器人应用到实际生产的企业己经达到了近70家左右，投入使用的机器人总量也达到了近500台左右，这对一个刚刚进行机器人技术研究的国家来说己经是相当不错的成绩了。

 

在科技工作者坚持不懈地奋斗下我国机器人产业己经形成了研发、生产一整套成熟的体系。尽管这样我们与焊接机器人技术强国依然存在着巨大的差距，在焊接机器人技术强国中焊接机器人技术己经可以达到一个非常成熟的水平，焊接机器人也是非常先进的，无论是从焊接机器人的操作性、控制性、智能化以及自动化水平、可靠性等方面，我国的发展水平与其相比，差距依然是十分巨大的。目前在国际市场上无法与其抗衡，难以打破国外对于焊接机器人市场的垄断占得属于自己的市场份额。我们要能够冷静地认识到，我国依然处于焊接机器人技术研究的初级阶段，虽然我们国家机器人技术的自主化程度越来越高了，但是在机器人的一些核心部件我们依然没有能力自己研发以及生产，只好依靠向国外进口。我国在集中精力发展焊接机器人技术的同时也应该带动与焊接机器人相关零部件生产产业的发展，这样可以使生产成本降低增加自己的市场竞争力。与此同时还需要国家以及政府出台更多的优惠政策以及资金支持，鼓励更多的企业投入到焊接机器人的研发与生产上来，推动我国自主研发焊接机器人的飞速发展。

 

近些年来随着我国经济实力不断增强，政府大力的资金支持推动了机器人行业的发展。由于我国具有巨大的经济潜力并且对焊接机器人的研究正在处于初级阶段，中国又是一个制造业大国有着广阔的市场发展前景与发展潜力。拥有先进焊接机器人技术的西方国家自然不会丢掉中国这片广阔的市场，近几年越来越多的先进技术进入到我国，越来越多的西方国家将工厂建立在中国，这在一定程度上可以促进我国技术水平的提升。根据权威数字统计我国2013年焊接机器人的销售总量约占全球销售总量的五分之一左右，随后的两年间销售总额都以一定的增幅稳步上升。国内的市场对焊接机器人的需求也在急剧增加，2015年我国国内市场对于焊接机器人的需求达到约3.5万台[}z y，初步形成了一个规模巨大的焊接机器人市场。

 

焊接机器人技术作为当今先进的技术，以新松为代表的国产机器人己经来越多的出现在了工厂当中，新松机器人见图1.20智能化是焊接机器人发展的主要方向，焊接机器人智能化技术成熟之后将对机器人的工作质量与工作效率都有很大程度的提升四。虽然目前仍然存在很多的不足之处，但是在目前这种发展的大环境下随着技术不断进步这些不足之处会得到改善。