焊接机器人应用现状与研究发展趋势new

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1、焊接机器人应用现状与研究发展趋势1绪论焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。根据国际标准化组织（ISO）工业机器人术语标准焊接机器人的定义，工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机（Manipulator），具有三个或更多可编程的轴，用于工业自动化领域。为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。焊接机器人就是在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊（割）枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂。随着电子技术、计算机技术、数控及机器人技术的发展，自动弧焊机器人工作站,从60年代开始用于生产以来，其技术已日益成

2、熟，主要有以下优点：1）稳定和提高焊接质量；2）提高劳动生产率；3）改善工人劳动强度，可在有害环境下工作；4）降低了对工人操作技术的要求；5）缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。因此，在各行各业已得到了广泛的应用。2.焊接机器人的发展历程自从1959年第一台工业机器人UNIMATE在美国诞生以来到现在，工业机器人经历了三个阶段，即示教再现阶段、离线编程阶段和自主编程阶段。据不完全统计，全世界在役的工业机器人中大约有将近一半以上用于各种形式的焊接加工领域。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。随着计算机控制技术的不断进步，使焊接机器

3、人由单一的单机示教再现型向多传感、智能化的柔性加工单元(系统)方向发展，实现由第二代向第三代的过渡将成为焊接机器人追求的目标，实现焊接产品的自动化、柔性化与智能化已成为发展的必然趋势。3.国内外焊接机器人应用现状及存在的问题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，自从第一台工业机器人问世以来，焊接机器人就显示出了极强的生命力。目前，比较著名的焊接机器人公司有日本的Motoman、FANUC、Yaskwa，德国的KUKA，瑞典的ABB，美国的AdeptTechnology，意大利的COMAU，这些公司已成为其所在地区的支柱性企业。。尽管焊接机器人在生

4、产中得到广泛应用，使焊接质量得到了极大改善，有效提高了企业的劳动生产效率，但在应用中仍然存在很多方面的问题值得我们去进一步研究和改善，其中最主要的有以下三大方面。(1)焊接机器人位置偏移后重新示教的问题这个工作现在需要占用大量的生产时间，如果能够利用先进的计算机动态仿真技术对其进行离线示教和仿真，将是焊接机器人应用的一次革命性的改善。(2)焊接机器人的校轴过程占用过多时间的问题机器人在轴的校正过程中耗费比较长的时间，对于流水化的自动生产线来说，其停机所造成的经济损失非常巨大。(3)焊接机器人焊接过程的焊缝实时跟踪问题目前焊接机器人进行弧焊时，对焊缝进行动态跟踪反馈仍然还没有很

5、好地应用于生产。目前，中国在焊接机器人的应用上仍然是世界上相对比较落后的国家。在焊接机器人的应用上我们还存在着很多技术上的问题需要不断地去研究和完善，焊接机器人的自动化和智能化是未来发展的必然趋势。除此之外，我们还面临着国产焊接机器人产业化的问题，发展自有民族品牌的焊接机器人是中国制造业进一步发展的必然需求。4.焊接机器人智能化的研究现状及发展趋势焊接质量控制一直是焊接研究的热点和难点，也是焊接界工作者致力研究的重要课题。在实际焊接中，常常存在变形、变散热、变间隙、变错边等因数，影响焊缝成形的质量。从目前国内外研究现状来看，焊接机器人智能化技术研究主要集中在焊接传感技术、焊缝

6、识别与导引技术、焊缝跟踪技术、焊缝成形质量控制方法、多机器人协调控制技术与遥控焊接技术等6个主要方面。（1）焊接机器人传感技术传感器在焊接机器人中具有重要作用，除了有传统的位置、速度、加速度、力传感器外，还有激光、视觉、电弧传感器。利用传感技术在焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等场合，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。（2）焊缝识别与导引技术实施机器人焊接的首要技术之一是如何寻找并导引机器人焊枪接近焊接的初始点，焊缝的识别与导引是焊接机器人智能化的重要组成部分。（3）焊缝跟踪技术在实际焊接中，精确的焊缝跟踪是保证焊接质量的关键技术，是实现焊

7、接过程自动化的重要研究方向。随着近代模糊数学和神经网络的出现并成功地应用于焊缝跟踪系统，焊缝跟踪技术已经进入到了智能跟踪的时代。(4)焊缝成形质量控制方法由于焊接过程是一个多参数相互耦合的时变的非线性系统，很难采用传统的控制方法对焊接过程进行控制。（5）多机器人协调控制技术这是目前机器人研究的一个新领域。主要对多智能体的群体体系结构、相互间的通信与磋商机理、感知与学习方法、建模和规划、群体行为控制等方面进行研究。（6）遥控焊接技术在一些诸如核辐射、深水、有毒等高危险环境中进行焊接或其他作业，需要有遥控的