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摘要：焊接机器人现阶段在工业生产上的应用成效不错，尤其是在汽车、轮船等制造业上的应用最为广泛，未来其在人工智能化的发展是主要的研究方向，优化其结构功能提高其工作效率对于人类工业的发展势必又是一个新突破。
关键词：焊接机器人；应用现状；发展趋势
1焊接机器人介绍
早些年间，最开始出现的是火烙铁钎焊、锻接等简单的金属连接方法。从上世纪三十年代以后才逐步形成电弧焊、电阻焊，到后来的埋弧焊，二氧化碳保护焊。从上世纪八十年代开始，在焊接领域逐步使用机器人焊接技术，使得自动化焊接技术的步伐向前迈出了关键一步。
改革开放以后，焊接机器人的应用也较为普遍，各种用途的工业机器人在各自领域得到广泛的应用。现已广泛应用于汽车零部件制造业中、重型机械结构部件、锅炉压力容器件、铁路车辆、国防兵器等方面。当前，国外焊接机器人已经逐渐形成了欧美和日本这两大体系。
焊接机器人主要是指具有三个或者三个以上可自由编程的运动轴，依靠编写程序实现对机器人的控制，使机器人能够按照预先规定的作业路径及速度，把焊接工具送到指定位置的机器。焊接机器人主要包含两个部分，即机器人、软硬件及焊接相关设备。
焊接机器人包含的主要优点：（1）可以稳定焊接的质量，保证其处在统一水平；（2）可以提高劳动生产效率，可以不间断连续作业，工作时间较长；（3）可以在不利于人的环境下工作；（4）操作工人的技术要求下降了；（5）能够完成人工难以进行的条件下（如外太空、海洋深水）开展焊接作业；（6）同时，可以提高经济效益。（7）柔性好、适应性强。
自焊接机器人从诞生发展到现在，观其历程大致可以分为三代：第一代是指基于“示教再现”型工作方式的焊接机器人，这种焊接机器人由操作者对机器人进行引导，完成实际的焊接作业，在作业过程中，焊接机器人记忆每一个动作指令，生成一个程序。之后只要给机器人一个命令，就能完成每一个动作。这种焊接机器人在焊接生产中大量使用；第二代是指基于传感器技术的离线编程焊接机器人，这种焊接机器人通过传感器获取相关信息，进行动作轨迹优化；第三代是指装有多种传自主编程的智能焊接机器人。
焊接机器人分类：（1）按用途来分，可分为：①弧焊机器人；②点焊机器人；（2）按结构坐标系特点来分，可分为：①直角坐标系；②圆柱坐标系；③球坐标系；④全关节型；（3）根据受控运动方式，可分为：①点位控制（PTP）型；②连续轨迹控制（CP）型；（4）按驱动方式，可以分为：①气压驱动；②液压驱动；③电气驱动。
2焊接机器人的应用现状
2.1工作站
工作站是指焊接工艺相对简单，焊接的点位固定，只需要将焊接机器人固定在工作台上，通过传送设备将需要焊接的设备送至焊接位即可，一般这类传送设备也多采用工业机器人来代替。当然，对于一些需要简单变位的焊接设备也可以通过移位机器人来对设备或者焊接机器人进行一些移位活动来保证焊接工艺的流畅衔接。而许多大型复杂的焊接技术则需要分类别流水线安装焊接机器人来进行配合工作以完成整个工作，也称为生产线，这将在下一个部分讨论。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆就焊接机器人工作站的工作性质来说可以分为以下几类：
（1）箱体焊接机器人工作站。这类工作站所使用的焊接机器人主要是针对箱柜行业中生产量大且对质量尺寸要求较高的箱体焊接，例如保险柜、保险箱以及大型集装箱等。
（2）不锈钢气室焊接机器人工作站。主要针对的是不锈钢的焊接工艺，由于不锈钢在焊接过程中受热变形的情况较多，所以要有针对性地采用激光焊接技术，主要包括焊接机器人、激光发射器、水冷设备以及激光扫描跟踪设备等，针对少部分需要变位的焊接点还需要使用移位机器人。
（3）轴类焊接机器人工作站。这是为生产低压电器行业里所必须的万能式断路器的转轴焊接而专门研发的焊接机器人，其主要设备包括：焊接机器人、焊枪、移位机器人以及控制系统等。其目前被广泛应用于电力电气等需要高精度转轴来带动工作的焊接，相对于人工焊接技术来讲，具有高精确性和较高的生产效率。
（4）工作站在水下焊接上的应用。目前水下工程越来越发达，许多机械设备需要在水下现场焊接安装，焊接机器人就可以利用所研发出的特殊材料在水下等人类焊工难以胜任的地方进行工作。
2.2生产线
生产线就是指把不同焊接功能的机器人按照流水线作业的方式连接起来，保持上下道焊接工序之间的衔接，而每个点位的焊接机器人只承担特定的焊接工艺，各司其职，通过传送设备将所需要焊接的设备准确送至下一道工序，直至完成整个焊接工作。通过这种生产线的方式来进行的焊接可以极大地减少企业在人力资源上的投资，同时也可以保证其工作时间的长期稳定而只需要投入一小部分精力来维护好生产线上的设备等。其具体应用主要体现在汽车制造中的应用。目前，全世界的汽车制造已经形成相当规模的生产线，承担车身的钢铁框架结构等需要焊接技术的工作岗位已经全面被焊接机器人所代替。最为成功的就是日本丰田汽车公司，其最先使用点焊机器人来代替焊工的工作，极大地提高了焊接质量，同时也提高了汽车制造的效率，使得成品的制造时间大为缩短，短时间内迅速占领了国内市场，此后美国、德国等汽车工业大国纷纷效仿。目前国内生产的奇瑞、传祺、哈弗等品牌的汽车也全面使用了焊接机器人技术，提高了国产汽车的质量，也在近年来获得了消费者的一致好评。
3焊接机器人的发展趋势
3.1焊接机器人的网络通信功能
现在使用的焊接机器人大多是单机工作的，在网络链接上的应用技术研发相对甚少，没有网络控制功能，只能是机械单一地进行重复工作。在网络通信技术日新月异的现代，焊接机器人在网络化这块的发展前景巨大，连入网络对实现远程控制也大有帮助。
3.2优化焊接机器人的操作结构
焊接机器人自研发之初就专一为焊接工艺而设，其结构性能单一，在其他方面的应用上稍显不足。未来智能化的机器人将会全面取代功能单一的机器人，所以焊接机器人也不可避免地要在结构功能上有所突破。
3.3焊接机器人的传感技术
焊接机器人的工作中传感器的作用巨大，通过传感器可以实现机器人工作位置、速度等方面的变化控制，同时对某些点位要求精确的焊接机器人还配备有激光传感器及压力传感器等。而这些传感器在应对气候等特殊条件下的误差难以把握，未来焊接机器人的传感技术会在视觉、触觉、声觉等偏向人类功能的方面有所企及。
3.4焊接机器人的人工智能化
人工智能是近年来科技研究的新方向且在某些领域取得了不错的成效（例如最近火爆全球的AlphaGo），未来就应用于人类工业生产的焊接机器人而言，也需要在人工智能方面下足功夫，通过智能化机器人来实现类人化思考及学习，可以极大地提高工作效率。
结束语
工业自动化的发展衍生出了一大批代替人类从事繁重危险工作的工业化机器人，而其中的焊接机器人则主要是代替焊工在机械等工业中进行工作的一种工业化机器人。本文主要针对焊接机器人现阶段的应用状况及其发展趋势作一些探讨，以期对读者有所裨益。
参考文献
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[4]王春光，武晋.焊接机器人的应用现状与技术研究[J].科技展望，2016，2607：56.
论文作者:卢晨宇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第36期
论文发表时间:2018/6/11
标签：机器人论文; 工作论文; 作业论文; 设备论文; 工作站论文; 坐标系论文; 功能论文; 《建筑学研究前沿》2017年第36期论文;