我國焊接機器人的發(fā)展現狀

焊接作為工業(yè)“裁縫”，是汽車(chē)工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，焊接質(zhì)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)量起著(zhù)決定性的影響，同時(shí)由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣。隨著(zhù)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現焊接產(chǎn)品制造的自動(dòng)化、柔性化與智能化已經(jīng)成為必然趨勢，采用機器人焊接已經(jīng)成為焊接技術(shù)自動(dòng)化的主要標志。

焊接機器人應用的意義

（1）穩定和提高焊接質(zhì)量 焊接過(guò)程中焊縫焊接參數都是恒定的，同時(shí)減少焊槍抖動(dòng)等不利因素，保證焊縫的均勻穩定性，提高焊接質(zhì)量。

（2）提高生產(chǎn)效率 焊接機器人可以24h不間斷工作，同時(shí)隨著(zhù)機械制造技術(shù)及自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，機器人焊接效率的提高將更加明顯。

（3）降低工人勞動(dòng)強度?采用機器人焊接，工人只需要裝卸工件，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等。對于點(diǎn)焊來(lái)說(shuō)，工人無(wú)需搬運笨重的手工焊鉗，使工人從高強度的體力勞動(dòng)中解脫出來(lái)。

（4）降低工人操作技術(shù)要求 焊接機器人的應用，降低了對工人焊接技術(shù)的要求，工人只需要對焊接參數進(jìn)行調整，機器人便可按照指示要求進(jìn)行工作。

（5）柔性化程度高 縮短了產(chǎn)品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資；可實(shí)現小批量產(chǎn)品的焊接自動(dòng)化；機器人與專(zhuān)機的最大區別就是可以通過(guò)修改程序以適應不同工件的生產(chǎn)。

點(diǎn)焊機器人

在我國，點(diǎn)焊機器人約占焊接機器人總數的46%，主要應用在汽車(chē)、農機、摩托車(chē)等行業(yè)。通常，裝配一臺轎車(chē)的白車(chē)身要焊接4000～6000個(gè)焊點(diǎn)，只有以機器人為核心組成柔性焊裝生產(chǎn)線(xiàn)，才能完成大批量的生產(chǎn)綱領(lǐng)和適應未來(lái)新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)與多品種生產(chǎn)的發(fā)展要求，增強企業(yè)應變能力。圖1為哈爾濱工業(yè)大學(xué)和奇瑞汽車(chē)有限股份公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的“QH－165點(diǎn)焊機器人” 。

1.點(diǎn)焊機器人的基本組成

點(diǎn)焊機器人分為三部分，即機器人本體、控制系統及點(diǎn)焊焊接系統。

點(diǎn)焊機器人本體主要由機體、臂、手（手指）組成。通用點(diǎn)焊機器人具有六個(gè)自由度，即機體腰的回轉、肩（臂和機體連接處）的仰俯、肘（各段臂連接處）的屈伸和腕（臂與手連接處）三個(gè)方向的轉動(dòng)。前三個(gè)自由度使手（手指）抓持的工具如焊鉗達到一定位置，后三個(gè)自由度再由手腕運動(dòng)使焊接工具以一定角度（姿勢）對準焊件。

點(diǎn)焊機器人的控制系統由本體控制部分及焊接控制部分組成。本體控制部分主要實(shí)現示教再現、焊點(diǎn)位置及精度控制。位置控制有兩種方式：一種為PTP控制，又稱(chēng)為點(diǎn)位控制或點(diǎn)到點(diǎn)控制，只注意原始點(diǎn)和目標點(diǎn)的位置，經(jīng)由何種途徑到達目標點(diǎn)并無(wú)要求；另一種為CP控制，即連續路徑控制或輪廓控制。這時(shí)不僅要求目標點(diǎn)的位置，而且所經(jīng)由的軌跡也要符合要求。

焊接控制部分除了控制電極電壓、通電焊接、維持等各程序段的時(shí)間及程序轉換以外，還通過(guò)改變主電路晶閘管的導通角而實(shí)現焊接電流的控制。焊接系統主要由焊接控制器、焊鉗及水、電、氣等輔助部分組成。

弧焊機器人

弧焊機器人的研究已經(jīng)歷了三個(gè)階段：示教再現、離線(xiàn)編程和自主編程的智能機器人，當前的應用水平處于第二階段。我國也從20世紀70年代初開(kāi)始注重機器人技術(shù)的研究，但在機器人產(chǎn)業(yè)應用方面仍遠遠落后于工業(yè)發(fā)達國家。國內主要有兩個(gè)機器人制造公司，即首鋼莫托曼機器人有限公司和新松機器自動(dòng)化股份有限公司，圖2為首鋼莫托曼弧焊機器人。

1.弧焊機器人的基本組成

弧焊機器人可以應用在所有電弧焊、切割技術(shù)范圍及類(lèi)似的工藝方法中。常用的有鋼的熔化極火星氣體保護焊（CO2氣體保護焊、MAG焊），鋁及特殊合金熔化極惰性氣體保護焊（MIG），鎢極惰性氣體保護焊（TIG）以及埋弧焊?；『笝C器人的基本構成包括機械手、控制系統，焊接裝置和焊件夾持裝置。夾持裝置上有兩組可以輪番進(jìn)入機器人工作范圍的旋轉臺。機械手又稱(chēng)操作機，是弧焊機器人的操作部分，由它直接帶動(dòng)焊槍實(shí)現各種運動(dòng)和操作。其機構形式主要有機床式、全關(guān)節式和平面關(guān)節等形式。

控制系統主要實(shí)現示教再現、位置及精度控制。位置控制主要是通過(guò)直線(xiàn)插補和圓弧插補實(shí)現連續軌跡控制，而且在運動(dòng)軌跡的每一點(diǎn)都必須實(shí)現預定的姿態(tài)。另外，控制系統還必須能與焊接電源通信，設定焊接參數，對起弧、熄弧、通氣、斷氣及焊絲用盡等狀態(tài)進(jìn)行檢測，對焊縫進(jìn)行跟蹤，并不斷填充金屬形成焊縫。精度一般可控制在±（0.2～0.5）mm。復雜的機器人系統還有引弧失敗可以重復引弧、斷弧再引弧、解除粘絲、搭接縫搜索、多層焊接、擺動(dòng)焊接以及焊縫的電弧跟蹤活視覺(jué)跟蹤功能。

結語(yǔ)

目前，中國已有500臺左右的焊接機器人分布于各大中城市的汽車(chē)、摩托車(chē)、工程機械等制造業(yè)，其中45%左右為點(diǎn)焊機器人，55%為弧焊機器人，已經(jīng)建成的機器人焊接柔性生產(chǎn)線(xiàn)五條，機器人焊接工作站300個(gè)（主要包括車(chē)后橋機器人焊接工作站、工程機械機器人焊接工作站、合金油箱機器人焊接工作站、拖車(chē)車(chē)架焊接機器人系統、柔性機器人焊接系統、火焰切割機器人工作站等）。

由于我國工業(yè)機器人的研究和開(kāi)發(fā)較晚，使得我國整體落后于歐美和日本等國家。面對當今經(jīng)濟形式，必須通過(guò)引進(jìn)、消化和吸收一些現有的先進(jìn)技術(shù)，盡快縮短與國外的差距。通過(guò)應用研究和二次開(kāi)發(fā)，實(shí)現技術(shù)創(chuàng )新和關(guān)鍵設備的產(chǎn)業(yè)化，提高我國制造業(yè)在國際上的地位。