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焊接机器人

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）工业机器人属于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船体焊接机器人。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。

焊接机器人组成结构

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等自动焊接机器人。图1a、b表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。

世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人，绝大部分有6个轴。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构搬运机器人，一种为侧置式（摆式）结构，如图2a、b所示。侧置式（摆式）结构的主要优点是上、下臂的活动范围大，使机器人的工作空间几乎能达一个球体。因此，这种机器人可倒挂在机架上工作，以节省占地面积，方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人，2、3轴为悬臂结构，降低机器人的刚度，一般适用于负载较小的机器人，用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。故而得名。早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小（局限于机器人的前部），难以倒挂工作。但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人（平行机器人），已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部，又没有测置式机器人的刚度问题，从而得到普遍的重视。这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人。近年来点焊用机器人（负载100～150kg）大多选用平行四边形结构形式的机器人。

焊接机器人介绍

焊接机器人各个轴都是作回转运动，故采用伺服电机通过摆线针轮（RV）减速器（1～3轴）及谐波减速器（1～6轴）驱动。在80年代中期以前，对于电驱动的机器人都是用直流伺服电机，而80年代后期以来，各国先后改用交流伺服电机。由于交流电机没有碳刷，动特性好，使新型机器人不仅事故率低，而且免维修时间大为增长，加（减）速度也快。一些负载16kg以下的新的轻型机器人其工具中心点（TCP）的运动速度可达3m/s以上，定位准确，振动小。同时，机器人的控制柜也改用32位的微机和新的算法，使之具有自行优化路径的功能，运行轨迹更加贴近示教的轨迹。

哪些方面反映出焊接机器人智能化、多样化发展趋势？

随着科研力度的不断加强，机器人的技术水平也变得越来越来，从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其它工业机器人一样，同样都是朝着智能化和多样化方向发展。可以从哪些方面看出焊接机器人有这样的发展趋势呢？

首先是焊接机器人的操作机构方面的变化，通过有限元分析、模态分析及设计等现金设计方法的运用，逐步实现了机器人操作机构的优化设计。较为明显的就是高强度轻质材料的运用，进一步提高了焊接机器人操作机构的负载和自重比。

同时在焊接机器人中采用了先进的RV减速器及交流伺服电机，使机器人操作机几乎成为免维护系统；并推动其机构向着模块化、可重构方向发展，使得焊接机器人的结构更加灵巧，控制系统愈来愈小。

其次就是以及的焊接机器人的控制系统，为了便于实现标准化和网络化，重点开始研究开放式、模块化控制系统。这样的话，不仅可以大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性，还能实现了软件伺服和全数字控制。

在焊接机器人传感技术方面也体现出了智能化和多样化，有些焊接机器人中除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，还应用了激光传感器、视觉传感器和力传感器，并实现了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，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。

除此之外，焊接机器人的网络通信功能、遥控和监控技术、虚拟技术、多智能体调控技术以及性能价格比都在逐渐发生变化，已经不再是原来的技术了，但都是为了越变越好，力求能够使得焊接机器人满足任何场合的需求。

简述应用焊接机器人以及我国的应用状况 焊接机器人占工业机器人总数40%以上的原因与焊接这一特殊行业有关。作为工业“裁缝”，焊接是工业生产中一种非常重要的加工方法。同时，由于焊接粉尘、电弧光和金属飞溅的存在，焊接工作环境非常恶劣，焊接质量对产品质量有决定性的影响。综上所述，采用焊接机器人具有以下主要意义: (1)稳定和提高焊接质量，保证其均匀性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度和焊接干延伸长度等。对焊接结果起决定性作用。采用机器人焊接时，各焊缝的焊接参数不变，焊接质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，焊接质量稳定。然而，在手工焊接过程中，焊接速度和干伸长都是变化的，因此很难达到质量均匀性。 (2)改善工人的工作条件。机器人焊接工人仅用于装卸工件，远离焊接弧光、烟雾、飞溅等。对于点焊，工人不再携带沉重的手动焊钳，从而将工人从繁重的体力劳动中解放出来。 3)提高劳动生产率。机器人不会疲劳，可以一天24小时连续生产。另外，随着高速焊接技术的应用，机器人焊接的效率得到了更明显的提高。 (4)产品周期清晰，产品产量易于控制。机器人的生产节奏是固定的，所以生产计划非常明确。 (5)可以缩短产品更新周期，减少相应的设备投资。可以实现小批量产品的焊接自动化。机器人和飞机的区别在于，它可以通过修改程序来适应不同工件的生产。