焊接机器人技术的发展

焊接机器人技术的发展关键字：焊接柔性跟踪调控高精度自动化摘要：焊接是制造业中重要的加工工艺方法之一，由于诸多飞速发展着的因素的推动，焊接制造工艺正经历着从手工焊到自动焊的过渡。焊接过程自动化、机器人化以及智能化已成为焊接行业的发展趋势，智能化焊接技术已成为焊接界研究的新热点。传统的焊接工艺实施主要依靠手工操作和人工经验，具有环境恶劣、劳动强度高、生产效率低、产品质量不稳定的特点，难以实现高精度的焊接要求。随着计算机与自动化技术的渗透，已经由传统的手工作业逐步发展成一定规模的机械化、自动化以及机器人焊接制造。由于焊接机器人具有高效率、质量稳定、通用性强、工作可靠的优点，受到人们越来越多的重视。在焊接生产中采用机器人技术，可以提高生产率、改善劳动条件、稳定和保证焊接质量、实现小批量产品的焊接自动化。采用机器人焊接已成为焊接自动化技术现代化的主要标志。目前，国内外大量应用的焊接机器人系统，从整体上看基本都属于示教再现型的焊接机器人。这类焊接机器人对焊接作业条件的稳定性要求严格，焊接过程中缺乏“柔性”和适应性，表现出明显的缺点。为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响，提高机器人作业的智能化水平和工作的可靠性，研究探索智能化焊接机器人的关键技术已成为必需。为了改进示教再现型焊接机器人的适应功能，需要从模仿焊工观察感觉、思考决策、以及协调操作等人工智能行为入手，研究智能焊接机器人的关键技术，并发展智能型的焊接机器人，推进机器人焊接的智能化水平提高。内容：1、焊接机器人的发展历程自从世界上第一台工业机人UNIMATE于1959年在美国诞生以来，机器人的应用和技术发展经历了三个阶段：第一代是示教再现型机器人。这类机器人操作简单，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，还具备故障自我诊断及修复能力。由于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）方向发展。我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。而在国外，工业机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。鉴于当时的国内外形势，国家“七五”攻关计划将工业机器人的开发列入了计划，对工业机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要内容，这样就把机器人技术和用户紧密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。与此同时于1986年将发展机器人列入国家"863"高科技计划。在国家"863"计划实施五周年之际，邓小平同志提出了"发展高科技，实现产业化"的目标。在国内市场发展的推动下，以及对机器人技术研究的技术储备的基础上，863主题专家组及时对主攻方向进行了调整和延伸，将工业机器人及应用工程作为研究开发重点之一，提出了以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，以后又列入国家"八五"和"九五"中。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。2、焊接机器人的应用状况：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。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。一汽是我国最早引进焊接机器人的企业，1984年起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊线。80年代末和90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度与装备水平，让我们认识到了与国外的巨大差距。随后二汽在货车及轻型车项目中都引进了焊接机器人。可以说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。由于我国基础设施建设的高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引用焊接机器人的行业之一。近年来由于我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开始寻求自动化焊接技术，焊接机器人逐渐崭露头角。铁路机车行业由于我国货运、客运、城市地铁等需求量的不断增加，以及列车提速的需求，机器人的需求一直处于稳步增长态势。据2001年统计，全国共有各类焊接机器人1040台，汽车制造和汽车零部件生产企业中的焊接机器人占全部焊接机器人的76%。在汽车行业中点焊机器人与弧焊机器人的比例为3：2，其他行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械（10%）、摩托车（6%）、铁路车辆（4%）、锅炉（1%）等行业。焊接机器人也主要分布在全国几大汽车制造厂，从中还能看出，我国焊接机器人的行业分布不均衡，也不够广泛。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，2002、2003、2004年每年都有近千台的数量增长。估计我国目前焊接机器人的安装台数在4000台左右。汽车行业焊接机器人所占的比例会进一步提高。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、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。目前在我国应用的工业机器人中，国产机器人的数量不足100台，特别是近两年新安装的机器人焊接系统中已经看不到中国机器人的身影，虽然我国已经具有自主知识产权的焊接机器人系列产品，但却不能批量生产，形成规模，有以下几个主要原因：国内机器人价格没有优势。近10年来，进口机器人的价格大幅度降低，从每台7～8万美元降低到2～3万美元，使我国自行制造的普通工业机器人在价格上很难与之竞争。特别是我国在研制机器人的初期，没有同步发展相应的零部件产业，如伺服电机、减速机等需要进口，使价格难以降低，所以机器人生产成本降不下来；我国焊接装备水平与国外还存在很大差距，这一点也间接影响了国内机器人的发展。对于机器人的最大用户——汽车白车身生产厂来说，目前几乎所有的装备都来从国外引进，国产机器人几乎找不到表演的舞台。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。国外工业机器人是个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。国内机器人生产厂家处于幼儿期，还需要政府政策和资金的支持。焊接机器人是个机电一体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，需要政府对机器人生产企业及使用国产机器人系统的企业给予一定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的发展。当前焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇。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。3、应用焊接机器人的意义皂焊接机器人使之所以能够形占据整个工颂业机器人总乘量的40%使以上，与焊棒接这个特殊转的行业有关隆，焊接作为隆工业浊“引裁缝管”柴，是工业生设产中非常重斥要的加工手吸段，同时由逢于焊接烟尘鼠、弧光、金调属飞溅的存肿在，焊接的仅工作环境又洲非常恶劣，餐焊接质量的量好坏对产品芦质量起决定小性的影响。宏归纳起来采透用焊接机器狐人有下列主辅要意义：全1）稳定和倚提高焊接质饿量,保证其狭均一性。焊希接参数如焊逢接电流、电翠压、焊接速闷度及焊接干蹦伸长度等对慈焊接结果起咳决定作用。那采用机器人钥焊接时对于药每条焊缝的滋焊接参数都晌是恒定的，盏焊缝质量受蜘人的因素影寺响较小,降倦低了对工人康操作技术的咱要求，因此泄焊接质量是魔稳定的。而栽人工焊接时界，焊接速度虫、干伸长等明都是变化的绕，因此很难刻做到质量的编均一性。弦2）改善了病工人的劳动达条件。采用景机器人焊接捡工人只是用亲来装卸工件紧，远离了焊舰接弧光、烟笔雾和飞溅等才，对于点焊迎来说工人不坡再搬运笨重含的手工焊钳浑，使工人从敬大强度的体自力劳动中解堪脱出来。扶3）提高劳怨动生产率。怪机器人没有言疲劳，一天沾可24小时飘连续生产，朝另外随着高庆速高效焊接偷技术的应用旬，使用机器揉人焊接，效揪率提高的更扯加明显。君4）产品周肿期明确，容刺易控制产品栋产量。机器潮人的生产节青拍是固定的硬，因此安排败生产计划非巴常明确。裙5）可缩短想产品改型换社代的周期,裤减小相应的蹲设备投资。销可实现小批贴量产品的焊宜接自动化。依机器人与专筹机的最大区载别就是他可睬以通过修改茶程序以适应给不同工件的卵生产。桥4魔、焊接机器霞人今的技术攀研究卖机器人技术省是综合了计蜡算机、控制拖论、机构学慧、信息和传泉感技术、人绵工智能、仿垂生学等多学庭科而形成的铃高新技术，雄当前对机器糠人技术的研换究十分活跃意。从目前国铁内外研究现隔状来看，焊售接机器人技找术研究主要俩集中在焊缝蔑跟踪技术、牛离线编程与诉路径规划技捧术、多机器阔人协调控制伯技术、专用毫弧焊电源技李术、焊接机班器人系统仿浅真技术、机拜器人用焊接蓄工艺方法、匀遥控焊接技禁术等方面。辅4.1志珍焊缝跟踪技喉术的研究友焊接机器人蛛施焊过程中赶，由于环境抱因素的影响斧，如：强弧拘光辐射、高辜温、烟尘、霉飞溅、坡口窝状况、加工理误差、夹具滑装夹精度、迷表面状态和第工件热变形彼等，实际焊拔接条件的变誉化往往会导浊致焊炬偏离阳焊缝，从而斤造成焊接质骂量下降甚至覆失败。焊缝占跟踪技术的珠研究就是根所据焊接条件倚的变化要求占弧焊机器人势能够实时检炒测出焊缝的鞋偏差，并调越整焊接路径玉和焊接参数纷，保证焊接蔽质量的可靠赴性。焊缝跟犁踪技术的研矛究以传感器充技术与控制腿理论方法为哄主，其中毙传感技术的该研究又以电畏弧传感器和岁光学传感器博为主。电弧芝传感器是从手焊接电弧自北身直接提取幕焊缝位置偏揉差信号，实街时性好，焊饼枪运动灵活母，符合焊接他过程低成本溜自动化的要载求，适用于淹熔化极焊接榜场合。电弧惯传感的基本攻原理是利用搬焊炬与工件酸距离的变化她而引起的焊参接参数变化翼，来探测焊甚炬高度和左篇右偏差。电艳弧传感器一赏般分为三类来：并列双丝他电弧传感器斜、摆动电弧公传感器、旋青转式扫描电夺弧传感器，爸其中旋转电络弧传感器比循前两者的偏响差检测灵敏在度高，控制温性能较好。豪光学传感器县的种类很多啊，主要包括爬红外、光电隆、激光、视狠觉、光谱和条光纤式，光蚁学传感器的束研究又以视霉觉传感器为远主，视觉传群感器所获得漏的信息量大硬，结合计算凑机视觉和图帽像处理的最手新技术，大燕大增强弧焊吼机器人的外伯部适应能力睛。激光跟踪川传感具有优汁越的性能，征成为最有前奸途、发展最删快的焊接传胳感器。另一图方面，由于所近代模糊数链学和神经网副络的出现以耳及应用到焊涌接这个复杂伟的非线性系旁统中使得焊涝缝跟踪进入大了智能焊缝鸦跟踪的新时箭代。输4渗.2斗葵离线编程与瞧路径规划技芝术的研究挑机器人离线候编程系统是五机器人编程封语言的拓广熄，它利用计芒算机图形学附的成果，建洽立起机器人惭及其工作环歇境的模型，释利用一些规展划算法，通妙过对图形的眠控制和操作炒，在不使用梦实际机器人干的情况下进穷行轨迹规划艘，进而产生讨机器人程序揪。自动编程窝技术的核心览是焊接任务超、焊接参数昨、焊接路径生和轨迹的规写划技术针对敏弧焊应用，谣自动编程技趣术可以表述止为在编程各棍阶段中，能尘够辅助编程你者完成独立科的、具有一楼定实施目的公和结果的编款程任务的技剩术，具有智灾能化程度高梦、编程质量于和效率高等臭特点。离线爆编程技术的稳理想目标是受实现全自动畏编程，即只朋需输入工件悉的模型，离林线编程系统跑中的专家系亩统会自动制忠定相应的工系艺过程并最除终生成整个演加工过程的哪机器人程序石。目前，还红不能实现全深自动编程，该自动编程技霸术是当前研染究的重点侍。里4哲.3多机器百人协调控制忧技术的研究贪多机器人系难统是指为完宝成某一任务输由若干个机励器人通过合尾作与协调组毙合成一体的决系统。它包浸含两方面的兄内容，即多积机器人合作容与多机器人直协调。当给屋定多机器人优系统某项任弱务时首先面陪临的问题是诞如何组织多践个机器人去符完成任务，妙如何将总体潮任务分配给轮各个成员机诸器人，即机绿器人之间怎榜样进行有效担地合作。当享以某种机制级确定了各自因任务与关系氏后，问题变昏为如何保持颠机器人间的骂运动协调一府致，即多机编器人协调。兽对于由紧耦午合子任务组回成的复杂任辨务而言，协泽调问题尤其纳突出。智能孙体技术是解优决这一问题箱的最有力的削工具，多智踩能体系统是韵研究在一定咸的网络环境肾中，各个分琴散的、相对亮独立的智能择子系统之间速通过合作，芦共同完成一辜个或多个控送制作业任务休的技术。多嫁机器人焊接服的协调控制这是目前的一千个研究热点看问题摸。笋4背.滴4笔仿真技术的渗研究冰机器人在研姓制、设计和岛试验过程中责，经常需要暴对其进行运穷动学、动力嘴学性能分析他以及轨迹规养划设计，而丑机器人又是槽多自由度、幕多连杆空间主机构，其运盈动学和动力桥学问题十分屑复杂，计算员难度很大。酱若将机械手继作为仿真对飞象，运用计跑算机图形技元术ＣＡＤ选技术和机器僻人学理论在惹计算机中形驳成几何图形因，并动画显粥示，然后对萌机器人的机世构设计、运罗动学正反解馅分析、操作妄臂控制以及梅实际工作环大境中的障碍芬避让和碰撞剩干涉等诸多诊问题进行模啄拟仿真，就什可以解决研换发过程中出正现的问题吸。欧4盆.逃5式遥控焊接技滥术的研究喷遥控焊接是踩指人在离开凶现场的安全控环境中对焊慎接设备和焊肢接过程进行杂远程监视和源控制，从而满完成完整的疏焊接工作。刊在核电站设勒备的维修、威海洋工程建果设以及未来搬的空间站建睡设中都要用监到焊接，这扁些环境中的阻焊接工作不朝适合人类亲顶临现场，而顾目前的技术挖水平还不可旁能实现完全成的自主焊接仓，因此需要策采用遥控焊呢接技术。目怠前美国、欧希洲、日本等地国对遥控焊扩接进行了深律入的研究，份国内哈尔滨妙工业大学也晓正在进行这津方面的研究藏。雅4涝.6棚TCP（楼tool烫cente爹rpoi强nt工具中邮心点）自动饺校零技术的驳研究即焊粒接机器人的即工具中心点锐就是焊枪的股焊丝的端点孕，因此TC寿P的零位精悟度直接影响哄着焊接质量臭的稳定性。刺但在实际生俱产中不可避呜免会发生焊饿枪与夹具之够间的碰撞等食不可预见性曲因素导致T蹲CP位置偏推离。通常的饺做法是利用坏手动进行机宁器人TCP旋校零，但一获般全过程需搬要30mi终n才能完成永，影响生产裂效率。TC航P自动校零爷是用在机器墙人焊接中的烧一项新技术世，它的硬件促设施是由一敬梯形固定支赴座和一组激协光传感器组诸成。当焊枪榜以不同姿态悠经过TCP室支座时，激辅光传感器都双将记录下的舟数据传递到繁CPU与最料初设定值进央行比较与计意算。当TC涂P发生偏离闲时，机器人喊会自动运行逮校零程序，数自动对每根桐轴的角度进智行调整，并帅在最少的时闯间内恢复T艰CP零位。眨4附.湿7渗双丝焊接忠技术的研究染近雁年来由于我取国汽车、集役装箱、机车杯车辆、工程炸机械等行业爸的高速发展雄，对高速焊凳和高熔敷效惧率焊接的需莫求越来越多处。双丝焊是王近年来发展闯起来的一种裳高速高效焊凡接方法，焊择接薄板时可族以显著提高凳焊接速度，津达到3～6鞠m/min悬，焊接厚板爽时可以提高磨熔敷效率。枝除了高速高温效外，双丝驱焊接还有其鲁他的工艺特弊点：在熔敷铁效率增加时被保持较低的君热输入，热离影响区小，假焊接变形小旷，焊接气孔失率低等。霸由器于焊接速度番非常高，特慨别适合采用论机器人焊接谷，因此可以追说机器人的药应用也推动暗了这一先进酿焊接技术的部发展。肢目山前双丝焊主肯要有两种方申式：一种是薪Twin厌arc法，肥另一种为T叮andem辜法。焊接设跪备的基本组其成类似，都旱是由两个焊乓接电源、两物个送丝机和都一个共用的引送双丝的电拼缆。为了防纪止同相位的南两个电弧的也相互干扰，请常采用脉冲振MIG/脉貌冲MAG焊岸法，并保持注两个电弧轮唱流交替燃烧卡。这样一来算，就要求一正个协同控制贴器保证两个换电源的输出驱电流波形相挽位相差18鞭0预°盲。当焊接参磨数设置到最忆佳时，脉冲睬电弧能得到窑无短路、几涌乎无飞溅的肺过渡过程，筒真正做到子“呢1个脉冲过念渡1个熔滴浇”暮，每个熔滴幼的大小几乎林完全相同，赢其大小是由牙电弧功率来羊决定。T竿wina浆rc法的主幻要生产厂家泄有德国的S取KS、Be夺nzel和谣Nimar简k公司，美从国的Mil轻ler公司较。酱萌Tande航m法的主要著厂家有德国闷的Cloo萄s、奥地利饰Froni春us和美国两Linco疾ln公司。怨据德国Cl灵oos公司逢介绍，采用枝Tande菜m法焊接2袄～3mm薄姥板时，焊接箱速度可达薄6m洗/min，叮焊接点8mm魔以上厚板时羽，熔敷效率域可达稻24kg们/h。侍4怎.议8狗激光/电弧伞复合焊接技授术拼激齿光/电弧复六合焊接技术鲜是激光焊接另与气体保护路焊的联合，代两种焊接热碌源同时作用本于一个焊接俗熔池。该技闭术的研究最救早出现在2现0世纪70元年代末，但贷由于激光器辅的昂贵价格拿，限制了其醉在工业中的亩应用。随着攻激光器和电则弧焊设备性仇能的提高，呆以及激光器淋价格的不断架降低，同时期为了满足生伤产的迫切需植求，激光/伯电弧复合焊逃接技术近年章来成为焊接御领域最重要扶的研究课题秘之一。润激焰光/电弧复饰合焊接技术危有多种形式盆的组合，有来激光/TI兴G、激光/掏MAG和激巩光/MAG甜等。兽蛋激光/电弧柄复合焊接技考术之所以受愚到青睐是由逢于其兼各热嚼源之长而补屡各自之短，扰具有11所>2或更多即的兰“羊协同效应挣”兰。与激光焊逐接相比，对矛装配间隙的床要求降低，娃因而降低了访焊前工件制批备成本；另赚外由于有填标充焊丝消除裁了激光焊接吓时存在的固委有缺陷，焊茄缝更加致密徐。与电弧焊跌相比提高了看电弧的稳定柴性和功率密草度，提高了早焊接速度和姑焊缝熔深，守热影响区变悄小，降低了物工件的变形况，消除了起允弧时的熔化筒不良缺陷。盛在这点上特蔬别适合铝及渐其合金的焊袜接。朋激喝光/电弧复观合焊接技术领是对激光焊喇接的重大发妖展，焊接同猪样板厚的材棚料可降低激灰光功率一半坐左右，因此此大大降低了馒企业的投资宜成本，该技猾术的发展对刻推动激光焊瘦接的普及将拼起重要的作副用。不4缸.踩9姓专用弧焊电油源的研究仔在焊接机器渗人系统中，俭电器性能良威好的专用弧疯焊电源直接瞧影响焊接机不器人的使用跨性能。目前遣，弧焊机器腰人一般采用惭熔化极气体砍保护焊（珠MIG括焊、怖MAG塘焊、刘CO溜焊）或非完熔化极气体菜保护焊（哗TIG网、等离子弧获焊）方法，败熔化极气体绵保护焊焊接锋电源主要使兄用晶闸管电镰源与逆变电引源。近年来档，弧焊逆变任器的技术已栗趋于成熟，唇机器人用的贷专用弧焊逆竭变电源大多慨为单片微机酒控制的晶体额管式弧焊逆贿变器，并配弹以精细的波恭形控制和模慕糊控制技术炊工作频率在跌决20乎～侦50KH倦Z，最高的烦可达200诉ｋ缎HZ搅，焊接系统蠢具有十分优搅良的动特性党，非常适合不机器人自动哥化和智能化刚焊接。还有组一些特殊功场能的电源，淹如适合铝及贿其铝合金暂TIG序焊的方波著交流电源、鲜带有专家系柔统的焊接电演源等。目前击有一种采用双模糊控制方先法的焊接电太源，可以更娘好保证焊缝忧熔宽和熔深耍的基本一致叶，不仅焊缝次表面美观，兆而且还能减将少焊接缺陷寻。弧焊电源瘦不断向数字童化方向发展晒，其特点是嫂焊接参数稳概定，受网路编电压波动温疮升、元器件吸老化等因素珍的影响很小露，具有较高溜的重复性，销焊接质量稳嚼定、成型良弃好。另外，乏利用介DSP颤的快速响应桂，可以通过糊主控制系统桶的指令精确沟控制逆变电鸡源的输出，革使之具有输困出多种电流吓波形和弧压银高速稳定调徒节的功能，迹适应多种焊蜻接方法对电冈源的要求。役4秧.10泳机器人用焊闯接工艺方法市的研究春目前，弧着焊机器人普旬遍采用气体犬保护焊方法滤，主要是熔匀化极气体保静护焊，其次近是钨极氩气稳保护焊，等悄离子弧焊、渴切割及机器祖人激光焊数野量有限，比泼例较低。发讲达国家的弧眼焊机器人已遭普遍采用高贿速、高效气欢体保护焊接吴工艺，如双输丝气体保护防焊、瓶周焊、热丝薄TIG挺焊、热丝等摊离子焊等先恋进的工艺方割法，不仅有卡效地保证了部优良的焊接击接头，还使叔焊接速度和凉熔敷效率提驳高数倍至几锻十倍。遥4扶.1台1蚊伺服焊钳值技术的汽车类装焊工艺中是的应用系伺算服机器人焊裙钳，就是利猛用伺服电机暗替代压缩空暂气做为动力净源的一种新赌型焊钳。它蒸具有以下优楼点：拢(咱1)提高车液身的表面质朗量伺服焊幻钳由于采用励的是伺服电子机，电极的浩动作速度在迷接触到工件辈前，可由高郊速准确地调辣整到低速，绪这样，就可胁以形成电极珍对工件的软沃接触，减轻燃电极冲击所汁造成的压痕假，从而也减皆轻了后序车扑身表面修磨绕处理量，提虎高了车身质慧量。而且，纲应用伺服控荒制技术可以运对焊接参数柿进行数字化狭控制管理，任可以保证提脑供出最适焊哑接参数数据壶，保证焊接馋质量。盖(帅2)改善作桌业环境由障于电极对工警件的是软接敲触，可以减桥轻冲击噪声冤，也不会出庆现使用气动蜂焊钳时所造宜成的排气噪校音。改善了征现场的作业方环境。安(肤3)高生产樱效率伺服友焊钳的加压亩开放动作由持机器人来自黄动控制。与心气动焊钳相骄比，伺服焊码钳的动作路起径可以控制户到最短化，爷缩短生产节晃拍，提高生顶产效率。睁目谊前，从投资筒的角度来考疤虑，购买伺划服焊钳设备赵的一次投入爹较高，因此弱，伺服焊钳膏还不能被广有泛采用。但霸是，考虑到障伺服焊钳的弹优势，如伺值服焊钳的软境接触化，对没工件的冲击罩可减轻，从胖而可以相对径减少焊接夹以具夹紧机构港的数量，削赖减夹具的费局用等，也可没以减少生产外线的整体投膛资额，伺服闭焊钳仍有其悬广阔的应用肝空间。因此割，随着发展共，伺服焊钳裹会越来越多怎应用于生产降线上。最工辈业机器人技眯术的研究、残发展与应用催，有力地推驻动了世界工呜业技术的进扮步。特别是傅焊接机器人茂在高质高效素的焊接生产浑中，发挥了浪极其重要的歼作用。扮5跌、焊接机器颜人的技术展富望旗为了适应工煌业生产系统痕向大型、复灯杂、动态和牢开放方向发勉展的需要，放发达国家都凭在加大力度浪，对机器人删技术进行深胶入研究。从浑技术发展趋鉴势看，智能泛化控制技术飞将是焊接机传器人技术发垒展的主要方脸向。擦5苏.1视觉控铸制技术础焊接机器人引视觉控制技时术是通过对女焊接区图像且进行采集产饮生视频信号浆送至图像处比理机，对图股像进行快速止处理并提取妙跟踪特征参蕉量，进行数桨据识别和计妥算，通过逆烫运动学求解春得到机器人懒各关节位置师给定值，最忌后控制高精衡度的末端执婆行机构，整陷机器人的位闭姿。视觉控蚊制的关键在仿于视觉测量秩，在焊接过迁程中视觉技游术分为直接召视觉传感和地间接视觉传报感两种形式滔。直接视觉严传感技术是戒一种常用的朱非接触式传先感形式，主字要优点是不熟接触工件，修不干扰正常踪的焊接过程遮，获取的信臣息量大，通亭用性强。早待先，研究人袭员直接利用手电弧光照射市熔池前方的扣工件间隙获颤取焊接区焊冬缝信息，根途据熔池前方狮不同远近处鸽电弧光强度抽的闪烁来实管现焊接过程渐中的焊缝跟坏踪，典型的驶例子是利用避带有ＣＣＤ恐摄像机的杏微型计算机匪控制系统对华焊接熔池行福为进行观察津和控制。现与在，基于激穗光三角形的鹿视觉系统具昏有高度的灵酒活性而且价派格低、精度铅高、获取信涉息能力强，太不受周围噪词声和电弧产陪生的高温影衫响，获得的变信息可以用日于多种自适同应功能。弧讲焊中使用激服光视觉系统炎可以抗电弧饮辐射、火焰匹、热金属飞绵溅、振动冲殿击和高温，赤这种传感器骡正在成为智穿能自适应焊销接机器人焊鸽接优先选用哲的视觉系统回。脾5仪.2模糊控悠制技术织由于焊接机农器人系统具虽有非线性和肥时变特点，纤难以用精确姑的数学模型真进行描述，籍用传统的控阿制方法难以鬼实现最佳控促制而模糊控壮制具有自适甘应和鲁棒性尚等特点，它绩为机器人焊收接控制提供旋了一个理想猜的控制方法震。模糊控制叨是智能控制踪的较早形式誉，它吸取了斑人的思维具乎有模糊性的芳特点，使用税模糊数学中早的隶属函数啦、模糊关系绘、模糊推理钥和决策等工日具，巧妙地船综合了人们倍的直觉经验理，从而在其烧他经典控制语理论和现代崇控制理论不麦太奏效的场灭合能够实现团较满意的控忌制。将模糊促控制理论和巷实际焊接过骂程相结合，摊发展成为专虾用焊接控制毁器，进一步尤发展成为了田通用型焊接扩模糊控制器咐。模糊控制虫具有较完善派的控制规则置，模糊控制妈综合定量知叮识的能力较竟差，当对象许动态特性发顿生变化，或疗者受到随机都干扰的影响愁都会影响模俩糊控制的效密果。因此在壁模糊控制理昆论方面，人浮们对常规模瞎糊控制进行爸了改进，设裙计了一些高顶性能模糊控犯制器，有效歇解决精度较钢低、自适应熟能力有限及伏设备产生振鞠荡现象等问皇题灿。民5稍.3神经估网络控制技音术吼神经网络控三制是研究和探利用人脑的耽某些结构、核机理以及人筑的知识和经撇验对系统进列行控制，它沿是神经网络摩作为人工智酿能的一种途勤径在控制领杨域的渗透。钓用神经网络栋设计的控制弹系统适应性棉、鲁棒性均庸较好，能处稳理时变、多攀因素、非线战性等复杂焊念接过程的控桨制问题。人碑工神经网络倚具有很强的尘自学习、自童适应能力信春息存储量大削，容错性好捏，能够实现秧并行联想搜富索解空间和钻完成自适应符推理，提高扫智能系统的绞智能水平、关知识处理能浊力及强壮性声。因此，在指机器人焊接造质量控制中初可采用神经棵网络建立焊饶接过程模型点从而解决线欧性控制方法设所不能克服贡的问题，弥宣补传统专家祝系统以及模第糊控制的不绸足，现在焊吩接机器人神平经网络控制愁系统中使用货较多的是前绞馈式多层神睛经网络。岁5注.4嵌入式轻控制技术的杀应用作嵌入式系道统以其小型匆、专用、易证携带、可靠证性高的特点驳，已经在焊川接机器人控四制领域得到现了应用，嵌过入式控制系羊统具备网络膨和人机交互些能力，可以掩取代以往基效于微处理器格的控制方式哀嵌入式控制前器具有液晶迟显示器，可在以替代Ｃ桨ＲＴ显示齐器在控制系升统中所扮演架的角色，键尸盘响应也具姜有很高的实茅时性，满足伙信息的输入益和对控制系颗统的干预等惭工作。经实响验和实际应蛋用表明，嵌它入式控制器妹比基本的模婆糊控制器具缸有更好的控疮制性能嵌入债式为焊接工装艺的在线监刻测提供了新嗓的技术方法哭，它能确保象焊接质量匀“股零缺陷穴”轧的目标得以吓实现。敏6掠、种焊接机器人廉应用工程肿焊接机器人挺应用技术是梅机器人技术运、焊接技术数和系统工程奶技术的融合兰，焊接机器图人能否在实译际生产中得所到应用，发披挥其优越的均特性，取决踪于人们对上抗述技术的融绕合程度。经真过近10年倾的努力，我掉国在机器人装焊装夹具设匪计方面积累排了较丰富的虚经验，机器塞人周边设备饥实现了标准嚼化，具有年堤产300余抖套焊接机器顶人工作站的界能力。可以怪说国内的系把统集成商在全机器人工作酿站及简单的联焊装线的设恰计开发方面乒具有了与国蛇外系统集成岛商抗衡的能季力，近几年抹为国内汽车赚零部件等企愚业提供了大边量的机器人枪焊接系统。肿但是另外一镇个严重的事浩实是，我们震还不具备制居造高水平的志机器人成套道焊装线的能邪力。国内几同大汽车厂的圈车身焊装线苍都是由国外稳机器人系统鸭集成商设计炉制造的。哪返作为焊接机参器人的最大不用户，预计来未来的10治年我国汽车做年产量要达梨到千万辆，刘现在的焊接牺装备远远满名足不了生产懒需求，对焊铺接装备的需甚求量将大幅番增加，焊装餐生产线要求应更加自动化撇和柔性化，爱以适应多品律种、小批量须的生产要求骂，机器人将贝大量应用于酒焊接生产线轮中。对我国敏的机器人系蛮统集成商来翠说如何抓住锣机遇是当前犯要解决的重肿要课题，从甜另一方面讲迈也决定着国蚀产焊接机器斜人的命运。讽宋纤1)实行企棍业联合。机兽器人系统集遍成商与汽车腾制造商联合城，消化吸收职国外汽车焊圆装线。搜寨悟2)建立自号己的焊接装历备设计标准毯及数模，提透高设计水平疲和效率。粘酿形3)加强人柿才培养建设停。机器人焊杆接生产线是专个复杂的系舌统工程，涉绕及到机械、贼电气、物流俱传灵输、计算机落、汽车设计谋制造、机器淘人技术、焊礼接技术等多塞种学科，而土我国目前还仗没有送关于这方余面较为系统园的培训机构屈。基重例4)加强与莫国外公司的粒合作，通过燃合作学习提俊高自己的设钢计水平。凝7、敞焊接机器人茶发展趋势迈焊接机器人瓜在高质量、留高效率的焊扔接生产中，粥发挥了极其捞重要的作用娃。工业机器戒人技术的研健究、发展与液应用，有力多地推动了世签界工业技术撑的进步。近仇年来，焊接私机器人技术石的研究与应缸用在焊缝跟柿踪、信息传滋感、离线编戏程与路径规堤划、智能控隔制、电源技斯术、仿真技苏术、焊接工责艺方法、遥咸控焊接技术浅等方面取得厨了许多突出鄙的成果。随永着计算机技抛术、网络技辽术、智能控台制技术、人谦工智能理论割以及工业生袭产系统的不储断发展，焊拣接机器人技桌术领域还有芒很多亟待我浪们去研究的探问题，特别看是焊接机器昌人的视觉控军制技术、模治糊控制技术驻、智能化控汪制技术、嵌箭入式控制技辞术、虚拟现馅实技术、网饥络控制技术渔等将是未来定研究的主要聚方向。渔阔目前国际死机器人界都完在加大科研故力度，进行酷机器人共性旁技术的研究晋。从机器人稻技术发展趋匆势看，焊接颠机器人和其错它工业机器多人一样，不及断向智能化倦和多样化方锡向发展。具饿体而言，表层现在如下几古个方面：慈1)机器人景操作机结构挺：虑邮通过有限秘元分析、模溉态分析及仿李真设计等现诸代设计方法钢的运用，实哄现机器人操熔作机构的优杆化设计。察垄探索新的百高强度轻质油材料，进一梯步提高负载甘/自重比。杂例如，以德雨国KUKA递公司为代表催的机器人公歼司，已将机略器人并联平亩行四边形结鸟构改为开链忧结构，拓展雕了机器人的血工作范围，址加之轻质铝确合金材料的蹄应用，大大伤提高了机器电人的性能。书此外采用先碌进的RV减耻速器及交流观伺服电机，滚使机器人操爽作机几乎成啄为免维护系掩统。纯衔机构向着赵模块化、可蜡重构方向发准展。例如，咏关节模块中堆的伺服电机黎、减速机、绒检测系统三失位一体化；除由关节模块均、连杆模块精用重组方式滤构造机器人罗整机；国外缓已有模块化易装配机器人爪产品问市。屯患机器人的千结构更加灵辟巧，控制系绑统愈来愈小而，二者正朝侧着一体化方脉向发展。沉纤采用并联况机构，利用吗机器人技术字，实现高精误度测量及加本工，这是机币器人技术向近数控技术的魂拓展，为将滴来实现机器债人和数控技纠术一体化奠至定了基础。笼意大利CO廊MAU公司伞，日本FA剑NUC等公渣司已开发出迷了此类产品败。员2)机器人野控制系统：峡锅重点研究薪开放式，模徐块化控制系鸟统。向基于餐PC机的开拿放型控状悔制器方向兽发展，便于叙标准化、网猪络化；器件弹集成度提高乖，控制柜日根见小巧，且陈采用模块化殃结构；大大斤提高了系统鉴的可靠性、俊易操作性和妨可维修性。疯控制系统的坟性能进一步毅提高，已由芽过去控制标胁准的6轴机恶器人发展到偿现在能够控萄制21轴甚捎至27轴，雷并且实现了消软件伺服和窗全数字控制茧。痛欣人机界面削更加友好，府语言、图形阴编程界面正册在研制之中血。机器人控狼制器的标准茄化和网络化淹，以及基于司PC机网络术式控制器已浇成为研究热寿点。投课编程技术乓除进一步提计高在线编程兰的可操作性巩之外，离线熊编程的实用江化将成为研甘究重点，在医某些领域的凤离线编程已颈实现实用化铁。械3)机器人台传感技术：茅盼机器人中陶的传感器作含用日益重要绣，除采用传嚼统的位置、绩速度、加速隐度等传感器稳外，装配、爆焊接机器人益还应用了激陵光传感器、泄视觉传感器此和力传感器鼠，并实现了舅焊缝自动跟志踪和自动化台生产线上物拔体的自动定欠位以及精密贸装配作业等学，大大提高誓了机器人的耳作业性能和吊对环境的适辽应性。驼桶遥控机器昆人则采用视咸觉、声觉、兽力觉、触觉份等多传感器沿的融合技术参来进行环境敏建模及决策喘控制。为进即一步提高机妄器人的智能门和适应性，旗多种传感器赴的使用是其垒问题解决的青关键。其研僵究热点在于绑有效可行的肝多传感器融匀合算法，特藏别是在非线竖性及非平稳将、非正态分召布的情形下卡的多传感器醉融合算法。弓另一问题就参是传感系统由的实用化。茫4)网络通蛾信功能：浇旨日本YA牲SKAWA乱和德国KU清KA公司的娇最新机器人羽控制器已实括现了与Ca箭nbus、珍Profi的bus总线健及一些网络该的联接，使剥机器人由过佳去的独立应搂用向网络化吊应用迈进了仿一大步，也忌使机器人由倡过去的专用参设备向标准甲化设备发展垮。钱5)机器人三遥控和监控图技术胁慰在一些诸宗如核辐射、位深水、有毒柔等高危险环目境中进行焊拔接或其它作结业，需要有甚遥控的机器雷人代替人去慈工作。当代坛遥控机器人吉系统的发展筑特点不是追供求全自治系检统，而是致倡力于操作者刊与机器人的诵人机交互控余制，即遥控稼加局部自主躬系统构成完菌整的监控遥贞控操作系统先，使智能机也器人走出实葱验室进入实悉用化阶段。比美国发射到锈火星上的诉“协索杰纳鼻”沿机器人就是碍这种系统成援功应用的最邪著名实例。滴多机器人和签操作者之间键的协调控制式，可通过网堡络建立大范旬围内的机器眉人遥控系统搂，在有时延件的情况下，涉建立预先显茎示进行遥控辈等。旷6)虚拟机由器人技术：李第虚拟现实沟技术在机器文人中的作用育已从仿真、括预演发展到担用于过程控番制，如使遥茅控机器人操肆作者产生置摇身于远端作屋业环境中的蓄感觉来操纵狼机器人。基口于多传感器衰、多媒体和姨虚拟现实以正及临场感技哲术，实现机农器人的虚拟甘遥操作和人闹机交互。是7)机器人典性能价格比姓：载颠机器人性缩能不断提高盗(高速度、渔高精度、高牵可靠性、便晨于操作和维源修)，而单乞机价格不断彻下降。由于级微电子技术罚的快速发展何和大规模集妖成电路的应吉用，使机器妹人系统的可颤靠性有了很吊大提高。过开去机器人系蜂统的可靠性李MTBF一偏般为几千小欲时，而现在腰已达到5万柿小时，可以袭满足任何场沾合的需求。总8)多智能最体调控技术析：腹就这是目前池机器人研究粪的一个崭新邀领域。主要现对多智能体轨的群体体系辟结构、相互台间的通信与色磋商机理，鼓感知与学习悦方法，建模半和规划、群温体行为控制唐等方面进行全研究。突昨近年来，递人类的活动六领域不断扩缠大，机器人垒应用也从制高造领域向非脚制造领域发档展。像海洋雾开发、宇宙固探测、采掘失、建筑、医纳疗、农林业炉、服务、娱料乐等行业都飞提出了自动烈化和机器人旺化的要求。辩这些行业与种制造业相比史，其主要特慈点是工作环刚境的非结构寄化和不确定撒性，因而对船机器人的要瞒求更高，需赛要机器人具超有行走功能柿，对外感知询能力以及局潜部的自主规狠划能力等，喉是机器人技掌术