焊接机器人的研究

杨建勋 杨行 唐熙 苗伟 金世佳

摘 要：文章主要介绍了焊接机器人的分类、工作原理、系统构成、发展现状及前景通过优化产业结构，加速国内焊接机器人的普及，可以提高产品精度、生产效率，实现“中国制造”向“中国创造”的转变。

关键词：焊接机器人；优化产业结构；产品精度

中图分类号：TG409 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）34-0020-02

Abstract： This paper mainly introduces the classification， working principle， system constitution， development status and prospect of welding robot. By optimizing the industrial structure and accelerating the popularization of welding robot in China， the precision and efficiency of products can be improved， so as to realize the transformation from "Made in China" to "Created in China".

Keywords： welding robot； optimizing industrial structure； product precision

1 概述

近年來，“工业4.0”成为社会各界广为热议的话题，机器人则成为“工业4.0”时代最主要的基础设施之一。目前作为工业机器人家族中的主力军的——焊接机器人，在发达国家中已被广泛应用于汽车、电子、航空、航天、铁路、工程机械、新能源设备和海洋科学等专业科学领域。而焊接机器人技术的发展程度，间接地反映出一个国家先进制造业水平和科学技术水平。

2 焊接机器人的分类、原理及构成

2.1 焊接机器人的分类

按照机器人的负载能力P和作业空间V的大小不同可将其分为：超大型机器人、大型机器人、中型机器人、小型机器人、超小型机器人。

按照机器人作业中所采用的焊接方法，可将焊接机器人分为：点焊机器人、弧焊机器人、搅拌摩擦焊机器人、激光焊机器人。

2.2 焊接机器人的工作原理

焊接机器人一般都是在某一工序的特定环境下完成单一操作，现在广泛应用的焊接机器人绝大多数属于第一代工业机器人，它的基本原理是“示教-再现”。“示教”的过程就是操作者需要亲自操作机器人，控制机器人去完成一系列指定的动作，而机器人则会将这些动作的特殊位置点和运动轨迹，以机器语言的形式记录并保存下来。“再现”的过程就是机器人将“示教”时记录并保存好的机器语言按顺序执行出来。

在企业实际的生产中，机器人记录的程序语言并不能直接拿来就用，在“再现”之前，常常需要将“示教”时保存好的程序语言反复进行试验。按照经过不断修改、调试后的程序语言进行批量生产，才能达到企业预期的生产标准。

2.3 焊接机器人的系统构成

焊接机器人单体是指由机器人本体、控制柜、示教器、焊接电源与接口电路、焊枪、送丝机构、电力电缆、焊丝盘架、气体流量计、工频变压器、焊枪防碰撞传感器、控制电缆组成的整体，焊接机器人系统除机器人单体的各个部件外，还包括外部装置电气控制、工装夹具、扩展设备、如外部轴（变位系统、直线移动机构）等。

除了以单台机器人为主构成的焊接系统外，还有采用多机器人协作方式的焊接工作站或生产线。

3 焊接机器人的发展现状与前景

3.1 国内焊接机器人的发展现状

近年来，随着经济的高速发展，我国人均可支配收入的不断上升，劳动成本也在逐渐上升，国内制造业中，曾今以廉价劳动力为支撑的企业，经营越发困难，公司发展举步维艰。为了生存，越来越多的加工制造企业开始引进工业机器人来代替人工，以焊接机器人的高效、精准、优质，代替手工焊接的低产、粗糙、劣质。推动国内制造快速向前发展。

目前在我国应用的焊接机器人主要分为日系、欧系和国产三中类型，但纵观机器人生产企业和市场占有率情况，日系（安川、FANUC、川崎等）和欧系（德国KUKA、瑞典ABB等）的机器人占有很大市场，国产焊接机器人（广数、华数、新松、埃夫特等）的市场占有率还较低。

3.2 焊接机器人的前景

目前，由于我国人口基数大的原因，我国工业机器人密度很低，与工业化程度较高国家（如德国，日本等）相比依然相差很大，但是，结合国家相关政策的倾斜，和目前国内各行各业的发展情况，今后国内的工业机器人市场需求潜力相当巨大。

除此之外，在焊接机器人越来越普及的同时，国内的焊接机器人技术也在朝着理论更先进、运行更稳定、生产更高效、操作更精准的方向不断发展，并在很多方面取得创新成果，揭示了无论是在国际还是国内，焊接机器人在未来的发展前景都是不可预计的。

参考文献：

[1]中国焊接协会.焊接机器人实用手册[M].北京：机械工业出版社，2014：1-201.

[2]兰虎.焊接机器人编程及应用[M].北京：机械工业出版社，2015：5-13.

[3]刘卓伟，李飞，姚鹤鸣.焊接机器人操作编程及应用[M].北京，2016：72-76.

[4]刘伟，林庆平，纪承龙.焊接机器人离线编程及仿真系统应用[M].北京：机械工业出版社，2014：12-26.