平面型弧焊机器人的.研究与开发

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1、第一章绪论弟一早珀下匕1．1国内外焊接机器人技术的应用现状与发展趋势1．1．1工业机器人的发展历程工业机器人是当今世界上最引人注目的高新产品之一，机器人技术作为先进制造技术的典型代表和主要技术手段，对提升企业技术水平、稳定产品质量、提高生产效率等方面起到重要作用⋯。机器人最早出现在美国，美国的G．C．戴沃尔于1954年发表了“通用重复性机器人”专利论文，第一次提出了“工业机器人”和“示教再现’’的概念【2】。自从美国Unimation公司于1959年推出世界上第一台工业机器人以来，机器入的应用和技术发展经历了三个阶段13】：第一代是示教再现型机器人

2、。这类机器人操作简单，不具备外界信息的反馈能力，适应工作环境变化的能力差，目前仍在一些工业生产线上应用着。第二代是具有感知能力的机器人。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。第三代是智能型机器人。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、环境协调地工作，能完成更加复杂的动作，智能机器人还具备故障自我诊断及修复能力。1967年日本从美国引进Unimate和veisatran等类型的工业机器人以后

3、，仅用了10年左右的时间，便形成了自己的机器人产业，成为世界上应用和生产机器人最多的国家，其工业机器人的安装数量约占全世界的60列41。我国机器人的研究和开发可追溯到六十年代。到七十年代中后期，国内开始有少数研究所与大学，如中科院沈阳自动化所、哈工大、上海交大、北京机械工业自动化所、大连组合机床所等，开展了基于示教再现或遥控操作的工业机器人实验样机的研制。但是，到八十年代中期863计划实施前，全国还没有一台示教再现式关节型机器人产品问世。l986年发展机器人技术被列为国家高科技发展计划，把机器入主题的目标大胆定位于当时国际上关注的热点——智能机器人

4、上，研究方向是积极跟踪世界先进水平。在863计划实施5周年的时候，邓小平同志提出“发展高科技，实现产业化"的目标，在国内市场需求的推动下，将工业机器人的应用工程作为研究的重点之一，提出以应用带动关键技术和基础研究第一章绪论的发展，以后又列入“八五’’、‘‘九五’’计划中，经过十几年的持续努力，在机器人的基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并形成了适合我国国情的工业机器人应用领域【51。】．1．2焊接机器人的应用现状焊接机器入是从事焊接工作的工业机器人，它是在工业机器人的基础上发展起来的一种先进的焊接设备，主要应用于工业自动化领域16

5、】。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、化工和兵器工业等行业，主要用于完成焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业。日本、北美、欧洲、韩国等工业经济发达地区是工业机器人生产和应用的主要地区。从世界上工业机器人应用的统计来看，目前全世界已有近100万台机器人投入使用，其中主要应用领城是焊接，尤其是在汽车生产国，焊接机器人占全部机器人的45％以上【7】。据国际机器人联合会及联合国欧洲经济委员会统计，1996年到2000年期间，工业机器人的需求量以每年13％的速度增长瞵J。

6、一。目前，国际上商品化工业机器人的厂家比较多，按地域主要分布在德国、瑞典、意大利、奥地利、美国、日本等国家和地区。日本品牌的焊接机器人具有较好的价格优势；欧美企业大多关注大型项目，针对大型的工矿企业提供，比如全套的汽车焊接生产流水线，采取多机器人协调、离线编程或者虚拟示教等方式进行工作；而亚洲企业的客户多是“散户”，针对中小型企业。我国焊接机器人的研究在基础技术、控制技术和关键元器件方面取得重大进展，形成了点焊焊接机器人，实现了小批量生产。随着我国制造业的兴起，我国企业对工业机器人的需求快速增长。目前，日本、美国、瑞典、德国等国家的机器人企业大都在

7、中国设立办事处或者生产基地，进而抢占中国的工业机器人市场。比如，松下公司在唐山设立唐山松下产业机器有限公司，发那科公司在上海设立办事处，这对我国企业来说既是挑战更是机遇。作为国外企业来说，进入中国市场必需能够提供适合我国生产企业状况的产品，然而目前进口机器人自动化生产线存在严重的“水土不服"，“2000年仅从瑞典和日本两国就引进机器人1000台。但是，在引进的机器人自动化生产设备中，有近一半处于不能正常运行的状态，其中问题较大的占33％，根本不能用的高达16％”pJ。据分析，进口机器人“水土不服”的主要原因是：国外系统不适合国内企业的工艺现状：国内

8、人员素质较低，培训跟不上；系统选型不合理，配置不当；缺乏足够的售前和售中技术支持，售后服务跟不上；国外机器人配件订货周期较