焊接機器人，工業(yè)機器人中的“戰(zhàn)斗機”

      焊接機器人之所以能夠占據(jù)整個工業(yè)機器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業(yè)有關，焊接作為工業(yè)“裁縫”，是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的加工手段，同時由于焊接、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環(huán)境又非常惡劣，焊接質量的好壞對產(chǎn)品質量起決定性的影響。針對這種類型的工件，我們常采用2臺機器人同時協(xié)調焊接的方式，這就促生了兩臺機器人雙機協(xié)調焊接技術。

歸納起來采用焊接機器人有下列主要意義：       (1)穩(wěn)定和提高焊接質量，保證其均一性。焊接參數(shù)如焊接電流、電壓、焊接速度及焊接干伸長度等對焊接結果起決定作用。采用機器人焊接時對于每條焊縫的焊接參數(shù)都是恒定的，焊縫質量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術的要求，因此焊接質量是穩(wěn)定的。點焊機器人有更多的控制方式控制焊鉗壓力和焊接條件的自動切換，針對不同打點位置可輕松實現(xiàn)獨特的焊接時序，大大提高了打點質量，避免了焊點漏打、多打及位置不準確等問題。而人工焊接時，焊接速度、干伸長等都是變化的，因此很難做到質量的均一性。

      (2)改善了工人的勞動條件。采用機器人焊接工人只是用來裝卸工件，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等，對于點焊來說工人不再搬運笨重的手工焊鉗，使工人從大強度的體力勞動中解脫出來。

      (3)提高勞動生產(chǎn)率。機器人沒有疲勞，一天可24小時連續(xù)生產(chǎn)，另外隨著高速焊接技術的應用，使用機器人焊接，效率提高的更加明顯。

      (4)產(chǎn)品周期明確，容易控制產(chǎn)品產(chǎn)量。機器人的生產(chǎn)節(jié)拍是固定的，因此安排生產(chǎn)計劃非常明確。

      (5)可縮短產(chǎn)品改型換代的周期，減小相應的設備投資。可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。機器人與專機的區(qū)別就是他可以通過修改程序以適應不同工件的生產(chǎn)。

焊接機器人的應用技術分析

　　1.機器人與焊接設備共同發(fā)展

　　焊接機器人應用技術是機器人技術、焊接技術和系統(tǒng)工程技術的融合，焊接機器人能否在實際生產(chǎn)中得到應用，發(fā)揮其優(yōu)越性，取決于這幾方面技術的共同提高，而系統(tǒng)工程技術是機器人技術和焊接技術的粘合劑。以安川電機的MOTOMAN機器人為例，過去幾代機器人的發(fā)展都是圍繞焊接設備完成多項焊接專用功能的開發(fā)，如焊接參數(shù)的漸變調節(jié)功能、TIG焊接時利用擺焊同步技術進行的斷續(xù)填絲焊接功能、弧焊傳感器（電弧跟蹤）功能及焊接實時監(jiān)控功能等，都是焊接工藝的需求促使下的開發(fā)。本文在分析焊接機器人的發(fā)展現(xiàn)狀基礎上，給出其在高速列車制造行業(yè)中的應用前景。

　　同樣地，焊接設備制造商為了實現(xiàn)機器人自動化焊接，在焊接電源的設計上也做了許多改進，如、機器人可檢出焊縫位置使用的高電壓，焊接電源做到了內(nèi)置；與機器人的通信接口方面，現(xiàn)在許多焊機制造商都采用了方便快捷的通信接口。

焊接傳感器

焊接機器人由示教再現(xiàn)型向智能型發(fā)展， 增強其柔性和適應性， 傳感器是必不可少的。對于自主焊接來說， 傳感器感知外部環(huán)境的變化通知機器人，機器人實時調整工作狀態(tài)， 以適應環(huán)境的變化這一點對于焊接來說尤為重要。在實際焊接過程中， 焊接條件是經(jīng)常變化的， 如加工和裝配上的誤差會造成焊縫位置和尺寸的變化， 焊接過程中工件受熱及散熱條件改變會造成焊道變形和熔透不均。為了克服機器人焊接過程中各種不確定性因素對焊接質量的影響， 需提高機器人作業(yè)的智能化水平和工作的可靠性， 要求弧焊機器人系統(tǒng)不僅能實現(xiàn)空間焊縫的自動實時跟蹤， 而且還能實現(xiàn)焊接參數(shù)的在線檢測、 調整和焊縫質量的實時控制。同樣地，焊接設備制造商為了實現(xiàn)機器人自動化焊接，在焊接電源的設計上也做了許多改進，如、機器人可檢出焊縫位置使用的高電壓，焊接電源做到了內(nèi)置。目前， 應用比較成熟的傳感器主要是焊縫跟蹤傳感器， 主要有電弧跟蹤和激光跟蹤兩大類， 分別如圖所示。

電弧跟蹤傳感優(yōu)點是簡單， 不用附加另外的傳感裝置， 但它只適用于熔化極焊接場合。目前很多商用機器人已具有電弧跟蹤傳感功能。激光跟蹤傳感由于其優(yōu)越的性能， 已成為有前途、 發(fā)展快的焊接傳感器。由激光二極管發(fā)射的激光束入射到工件表面， 經(jīng)金屬表面反射， 由 CCD 攝像機接收成像?？梢钥吹?， 當工件位置不同時， 激光光斑成像在 CCD 上的位置是不同的。如果已知激光入射角度， 通過圖像上的光斑位置， 就可以計算出工件上點的三維信息。除了這種點式激光光源， 目前更多的焊縫激光傳感器采用激光條紋作為光源。加拿大Servorobot 和英國 meta 公司已有商業(yè)化的產(chǎn)品出售。世界各國生產(chǎn)的焊接用機器人基本上都屬關節(jié)機器人，絕大部分有6個軸。這類專業(yè)的激光焊縫跟蹤傳感器的售價一般在20 萬元以上， 比機器人本體還要昂貴。傳感結果通過數(shù)據(jù)接口傳輸給機器人控制， 由控制器發(fā)出指令對機器人的運動進行調整。

室內(nèi)噴涂機器人可以實現(xiàn)對室內(nèi)墻面、天花板進行全自動噴涂，既大幅提高了施工效率，又減少油漆對人體的危害，有效降低人工登高作業(yè)的安全風險等； 外墻噴涂機器人代替了傳統(tǒng)施工中的高空作業(yè)，安全性大大提升，且工效較人工提高了 4-6倍； 樓層清潔機器人能在粉塵環(huán)境下清掃施工現(xiàn)場樓層石頭、碎塊及灰塵，自動清空料盒等，清潔覆蓋率達90%，施工效率較人工提高1倍多；鑒于當時的國內(nèi)外形勢，國家“七五”攻關計劃將工業(yè)機器人的開發(fā)列入了計劃，對工業(yè)機器人進行了攻關，特別是把應用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機器人技術和用戶緊密結合起來，使中國機器人在起步階段就瞄準了實用化的方向。

預制內(nèi)墻板搬運機器人可一次性搬4塊、每塊重約180公斤的內(nèi)墻板，運輸安全平穩(wěn)、、節(jié)省勞力。