一篇文章了解焊接机器人的发展历程

 

自从世界上第一台工业机器人诞生以来，焊接机器人的应用和发展经历了三个阶段:

第一代是基于示教再现工作方式的焊接机器人.这类机器人操作简单，不需要环境模型，示教时可修正机械机构误差，在焊接生产中被大量应用，但其不具备外界信息的反馈能力，难以适应工作环境的变化，在现代化工业生产中的应用受到很大限制。

第二代是具有一定感知能力的离线编程焊接机器人。这类机器人对外界环境有一定的感知能力，具备如听觉、视觉、触觉等功能，工作时借助传感器获得的信息，灵活调整工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作，现在已经进入应用研究阶段。

第三代是智能型焊接机器人.这类机器人不但具有感觉能力，而且具有独立判断、行动、记忆、推理和决策的能力，能适应外部对象，自行编程完成更加复杂的动作，还具备故障自我诊断及修复能力，现处于试验研究阶段.

焊接机器人就是在焊接生产领域代替焊工从事焊接任务的工业机器人。

其中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的.早期的焊接机器人缺乏“柔性”，焊接路径和焊接参数须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点.随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单一的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元(系统)

由于我国开发工业机器人晚于美国和日本，因此直到20世纪70年代末，中国才在引进国外技术的基础上，开始研究焊接机器人。早在70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接.1985年哈尔滨工业大学研制成功我国第一台HY-1型焊接机器人。1989年北京机床研究所和华南理工大学联合为天津自行车二厂研制出了焊接自行车前三脚架的TJR-G1型弧焊机器人，为“二汽”研制出用于焊接东风牌汽车系列驾驶室及车身的点焊机器人.上海交通大学研制的“上海1号”、“上海2号”示教型机器人也都具有弧焊和点焊的功能。经过十几年的持续努力，在国家的组织和支持下，我国焊接机器人的研究在基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并已进入使用化阶段，形成了点焊、弧焊机器人系列产品，能够实现小批量生产.1997年首都钢铁公司和日本安川株式会社共同建立了首钢一摩托曼机器人公司，并于当年年底推出了第一批国内生产的机器人，其中主要产品是焊接机器人.1999年7月15日，国家863计划智能机器人主题专家验收通过了由“一汽”集团、哈尔滨工业大学和沈阳自动化研究所联合开发的HT-100A型点焊机器人[[3].由此可见，我们国内的焊接机器人已开始逐步走向实用化阶段.

 

焊接机器人具有焊接质量稳定、改善工人劳动条件、提高劳动生产率等特点，广泛应用于汽车、工程机械、通用机械、金属结构和兵器工业等行业.据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有一半用于各种形式的焊接加工领域.截止2005年，全世界在役工业机器人约为91.4万台，其中日本装备的工业机器人总量达到了50万台以上，成为“机器人王国”，其次是美国和德国;在亚洲，日本、韩国和新加坡的制造业中每万名雇员占有的工业机器人数量居世界前三位。我国焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业.汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。

1984年起我国先后从国外引进了各种焊接机器人，用于汽车制造业.特别是90年代以来的技术引进和生产设备、工艺装备的引进使我国的汽车制造水平由原来的作坊式生产提高到规模化生产，同时使国外焊接机器人大量进入中国。进入21世纪，由于国外汽车巨头的不断涌入，汽车行业迅猛发展，我国汽车行业的机器人安装台数迅速增加。目前在我国应用的机器人主要分日系、欧系和国产三种。

日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。

欧系中主要有德国的KUKA, CLOOS, REIS、瑞典的ABB，意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。国产机器人主要是沈阳新松机器人公司产品。虽然我国已经具有自主知识产权的焊接机器人系列产品，但我们应该承认国产机器人无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在一定的差距，主要表现为:不能批量生产，焊接水平和国外产品还存在很大差距，部分核心零部件需要进口、价格昂贵.

从目前国内外研究现状来看，焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术等七个方面。为了适应工业生产系统向大型、复杂、动态和开放方向发展的需要，发达国家都在加大力度，对机器人技术进行深入研究.从技术发展看，智能化控制技术将是焊接机器人技术发展的主要方向

目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究。从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其他工业机器人一样，在不断向智能化和多样化方向发展.随着计算机技术、网络技术、智能控制技术、人工智能理论以及工业生产系统的不断发展，焊接机器人技术领域还有很多亚待我们去研究的问题，特别是焊接机器人的视觉控制技术、模糊控制技术、智能化控制技术、嵌入式控制技术、虚拟现实技术、网络控制技术等将是未来研究的主要方向.从机器人技术的发展趋势看，焊接机器人不断向智能化方向发展，完全实现生产系统中机器人的群体协作和集成控制，从而达到更高的可靠性和安全性。

可以预见，在21世纪各种先进的机器人系统将会进入人类生活的各个领域，成为人类的助手和伙伴。随着我国汽车工业的发展和制造业对自动化水平要求的不断提高，将为焊接机器人市场的快速增长提供一个良好的平台，也将为我国机器人应用产业的拓展带来前所未有的机遇。一方面，随着技术的发展，焊接机器人的价格不断下降，性能不断提升;另一方面，劳动力成本不断上升，我国由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力，这一切预示着机器人应用及发展前景空间巨大。

国外工业机器人有非常成熟的工业产品，经历了30多年的发展历程，而且在实际生产中不断地完善和提高，而我国则处于一种单件小批量的生产状态。焊

接机器人是机电一体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，还需要政府、研究院所、生产厂家和企业的共同努力，才能不断加速我国国产机器人的发展。预计未来5年，国内企业对焊接机器人的需求量将以30%以上的速度增长。

在新的历史时期，面对新的机遇和挑战，只有一方面紧跟世界科技发展的潮流，研究与开发具有自主知识产权的基础制造装备;

另一方面，仍然通过引进和消化吸收一些现有的先进技术，尽快缩短和别人的差距。并通过应用研究和二次开发，实现技术创新和关键设备的产业化，提高我国制造业在国际舞台上的地位