摘要：焊接被誉为工业“裁缝”，在现代工业生产中占据着相当重要的地位，有关研究数据表明，全世界在使用的工业机器人中大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域，时至今日其技术己相当成熟，其发展水平已成为衡量一个国家技术发展程度的重要标志之一。焊接机器人的应用，改善了劳动环境、减轻劳动强度、焊接性能可靠、稳定产品质量、提高升产效率，大大提升了产品焊接质量，它实现了焊接产品制造的自动化、柔性化与智能化。
关键词：焊接机器人；应用进展
1 焊接机器人概述
焊接技术是制造业中最重要的加工工艺技术之一，其广泛应用于轨道交通、石油化工、航天电子以及建筑等行业。而随着技术的革新及对于人的保护，在许多高危行业及部位的焊接工作开始大规模地制造和使用焊接机器人来代替焊工的工作。焊接机器人是工业机器人的一种，其主要是在机器人的末轴安装焊钳或焊枪，使之具备焊接、切割等功能。
焊接机器人由机器人和焊接设备两个部分构成，通过人工远程操控机器人进行焊接工作，可以实现在多种条件下的作业，免除了人工作业对于地形、温度等方面的限制。然而焊接在机械制造工业中的地位举足轻重，关系着整个设备的安全稳定，所以对于焊接机器人就要求：一要具有高精度的控制系统，保证其焊接工作的准确性；二要具有高度的灵活性，灵活性不是要求跟人一样的灵活，是要保证其在工作中能够自由调整焊钳或焊枪的位置，除此之外，机器人的记忆系统还要储存足够的点位数据保证工作中的参数选择。
焊接机器人应用于工业生产制造中具有以下几个优点：一是其能保持稳定的工作状态，提高焊接质量，只要前期规划好焊接机器人工作的轨道以及工作的内容，在持续供电的情况下其工作状态相对于人工来说十分稳定；二是在其稳定工作状态下必然可以保证其劳动效率的提高，俗话说“像个机器人一样工作”，焊接机器人一旦开始工作就不存在浪费时间的情况，劳动效率自然就会提高；三是可以改善工人的劳动条件，其不存在对于“生存”所需的苛刻条件，可以在人所不能工作的环境条件下保持工作状态。当然，也必须要正视其存在的缺点：一是前期制造的技术条件等需要准备充分，一旦出现异常条件焊接机器人很容易就“罢工”了，不利于保持生产状态；二是焊机机器人的日常维护工作烦琐，不仅有机械方面的维护，还要对其预设的操作系统等软件设施做好维护，机械方面的故障比较容易解决，而系统上的bug则会破坏机器人稳定工作的状态，严重时甚至会出现宕机。
2 国外焊接机器人的发展现状
随着计算机技术的不断提高和制造技术的不断发展，国外焊接机器人技术得到了飞速的发展，其准确度和可靠性不断提高，与此同时，造价却不断下降。西方发达国家也将发展焊接机器人作为研究的重点。日本仅用了10年左右的时间，便形成了自己的机器人产业，韩国的机器人发展也极其迅速，截止到2005年全世界的在役工业机器人约为914000套，日本占了其中的60%左右，大约有将近一半的工业机器人用于各种形式的焊接加工领域。尽管美国和德国等老牌工业强国在数量上不如日本，但其技术底蕴身后，制作的焊接机器人水平较高，因此在国际市场上还是占有一定的优势。
3 焊接机器人的发展及趋势
据不完全统计，服务于焊接加工领域的焊接机器人占全世界在役的工业机器人中的一半左右。其实，焊接机器人就是在焊接生产过程中，代替焊工从事焊接任务的工业机器人。这些焊接机器人中，只有少数是专为某种焊接方式设计的，而大多数的焊接机器人就是在通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在多任务环境中，一台机器人并不仅仅完成焊接作业，甚至还可以完成包括焊接在内的取物、搬运及安装等多种任务。编程人员可以向机器人输入相应的程序指令。机器人可以根据程序指令自动更换机械手上的工具来完成相应的任务。因此，从某种意义上来说，工业机器人的发展历史就是焊接机器人的发展历史。
在发达国家，焊接机器人自动化生产线成套设备已成为自动化装备的主流及未来的发展方向。国外汽车行业、电子电器行业、工程机械等行业的生产线都是以大量使用工业机器人代替人工来完成作业的。从而使产品的质量更加得以保障，生产效率得到了大大的提高。许多国家通过长期使用工业机器人的实践表明，工业机器人的技术水平及其普及程度是体现该国家工业发展水平重要因素之一，也是实现自动化生产、提高生产效率、推动企业和社会生产力发展的有效手段。
3.1 焊接机器人在焊接生产中的应用
众所周知，在制造业中，焊接加工是一种生产环境差、危险性高的职业之一。而且，焊接加工对焊工技术水平的要求也是比较高的。它要求焊工必须具有熟练的操作技能、丰富的实践经验和稳定的焊接水平。焊接机器人的出现，使人们能够从极为恶劣的工作环境中解脱出来，减轻焊工的劳动强度，同时也可以提高焊接的质量和效率。 焊接机器人有直角坐标式、柱面坐标式、球面坐标式、多关节坐标式、伸缩式、爬行式等多种结构形式。在实际使用中，可以根据不同的场合选用不同的结构形式，来完成相应的工作任务。模仿人手臂功能的多关节机器人，由于可以在空间自由度内任意动作，手臂灵活性最大，能够使焊枪的空间位置和姿态调至任意状态，来满足焊接的需要，因此也是目前使用最为广泛的一种。
由于焊接机器人技术的不断提高，并且电弧传感器技术在机器人焊接中得到广泛应用，在一定程度上，解决了机器人电弧焊的焊缝轨迹跟踪和控制的问题。在汽车制造业中，由于焊接机器人的广泛应用，也从原来比较单一的汽车装配点焊很快发展为汽车零部件和装配过程中的电弧焊。因为机器人电弧焊具有可通过程序随时改变焊接轨迹和焊接顺序的特点，因此最适用于工件品种变化大、焊缝短而多、形状复杂的产品。而这种产品又大多出现在汽车车体上，正好又符合了汽车制造业的特点。再加上现在的汽车款式越来越多，更新速度也越来越快，采用带有机器人装备的汽车生产线更能够满足当今社会汽车制造业的飞速发展。
3.2 焊接机器人的最新进展
随着计算机技术、传感器技术及网络技术的快速发展，机器人技术也得到了飞速发展。制造成本不断降低，而其质量与性能却在迅速提高。具体体现在以下两个方面：
（1）工业机器人。工业机器人已广泛地应用于各种自动化生产线，由操作机、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作、自动控制，可重复编程，能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动生产设备。
（2）先进机器人。近年来，人类活动领域不断扩大，机器人应用也从制造领域向非制造领域发展。在宇宙探测、海洋开发、建筑、采掘、医疗服务等行业都提出了自动化和机器人化的要求，如太空机器人、核事故机器人、医用机器人、仿生机器人等。
3.3 焊接机器人的发展趋势
目前，国际机器人界内人士都在对机器人的共性技术展开更深入的研究。焊接机器人也在不断的向智能化和多样化的方向发展。
4 结语
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。
参考文献：
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[3]施春芳.焊接机器人技术现状和发展趋势的研究[J].中国科技投资，2012（30）：161.
论文作者:沈志武
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/25
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