一、什么是焊接機器人

焊接機器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業機器人。根據國際標準化組織（ISO）工業機器人屬于標準焊接機器人的定義，工業機器人是一種多用途的、可重復編程的自動控制操作機（Manipulator），具有三個或更多可編程的軸，用于工業自動化領域。為了適應不同的用途，機器人最后一個軸的機械接口，通常是一個連接法蘭，可接裝不同工具或稱末端執行器。焊接機器人就是在工業機器人的末軸法蘭裝接焊鉗或焊（割）槍的，使之能進行焊接，切割或熱噴涂。

二、焊接機器人的發展歷程

自從世界上第一臺工業機器人UNIMATE于1959年在美國誕生以來，機器人的應用和技術發展經歷了三個階段：

第一代是示教再現型機器人。這類機器人操作簡單，不具備外界信息的反饋能力，難以適應工作環境的變化，在現代化工業生產中的應用受到很大限制。

第二代是具有感知能力的機器人。這類機器人對外界環境有一定的感知能力，具備如聽覺、視覺、觸覺等功能，工作時借助傳感器獲得的信息，靈活調整工作狀態，保證在適應環境的情況下完成工作。

第三代是智能型機器人。這類機器人不但具有感覺能力，而且具有獨立判斷、行動、記憶、推理和決策的能力，能適應外部對象、環境協調地工作，能完成更加復雜的動作，智能機器人還具備故障自我診斷及修復能力。

焊接機器人就是在焊接生產領域代替焊工從事焊接任務的工業機器人。早期的焊接機器人缺乏“柔性”，焊接路徑和焊接參數須根據實際作業條件預先設置，工作時存在明顯的缺點。隨著計算機控制技術、人工智能技術以及網絡控制技術的發展，焊接機器人也由單一的單機示教再現型向以智能化為核心的多傳感、智能化的柔性加工單元（系統）方向發展。

三、焊接機器人特點

點焊對焊接機器人的要求不是很高。因為點焊只需點位控制，至于焊鉗在點與點之間的移動軌跡沒有嚴格要求，這也是機器人最早只能用于點焊的原因。點焊用機器人不僅要有足夠的負載能力，而且在點與點之間移位時速度要快捷，動作要平穩，定位要準確，以減少移位的時間，提高工作效率。點焊機器人需要有多大的負載能力，取決于所用的焊鉗形式。對于用與變壓器分離的焊鉗，30～45kg負載的機器人就足夠了。但是，這種焊鉗一方面由于二次電纜線長，電能損耗大，也不利于機器人將焊鉗伸入工件內部焊接；另一方面電纜線隨機器人運動而不停擺動，電纜的損壞較快。

因此，目前逐漸增多采用一體式焊鉗。這種焊鉗連同變壓器質量在70kg左右。考慮到機器人要有足夠的負載能力，能以較大的加速度將焊鉗送到空間位置進行焊接，一般都選用100～150kg負載的重型機器人。為了適應連續點焊時焊鉗短距離快速移位的要求。新的重型機器人增加了可在0.3s內完成50mm位移的功能。這對電機的性能，微機的運算速度和算法都提出更高的要求。

四、焊接機器人優點

1）穩定和提高焊接質量，能將焊接質量以數值的形式反映出來；

2）提高勞動生產率；

3）改善工人勞動強度，可在有害環境下工作；

4）降低了對工人操作技術的要求；

5）縮短了產品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資。

五、焊接機器人的系統組成

焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。對于智能機器人還應有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。圖1a、b表示弧焊機器人和點焊機器人的基本組成。

六、激光焊接機器人系統組成

七、焊接機器人結構設計

由于所設計的焊接機器人是在準平面、空間狹窄的環境下工作，為了保證機器人能根據電弧傳感器的偏差信息，跟蹤焊縫自動焊接，要求所設計的機器人應該結構緊湊、移動靈活且工作穩定．文中針對狹窄空間特點，開發了一種小型移動焊接機器人，根據機器人各結構的運動特點，運用模塊化設計方法，把機器人機構分為輪式移動平臺、焊炬調節機構和電弧傳感器三部分。其中，輪式移動平臺由于其慣性大，響應慢，主要對焊縫進行粗跟蹤，焊炬調節機構負責焊縫精確跟蹤，電弧傳感器完成焊縫偏差實時識別．另外，機器人控制器和電機驅動器集成安裝于機器人移動平臺上，使其體積更小。同時，為了減少惡劣焊接環境下粉塵對運動部件影響，采用全封閉式結構，提高其系統可靠性。