焊接機(jī)器人，工業(yè)機(jī)器人中的“戰(zhàn)斗機(jī)”

      焊接機(jī)器人之所以能夠占據(jù)整個工業(yè)機(jī)器人總量的40%以上，與焊接這個特殊的行業(yè)有關(guān)，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(zhì)量的好壞對產(chǎn)品質(zhì)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(jī)器人同時協(xié)調(diào)焊接的方式，這就促生了兩臺機(jī)器人雙機(jī)協(xié)調(diào)焊接技術(shù)。

歸納起來采用焊接機(jī)器人有下列主要意義：       (1)穩(wěn)定和提高焊接質(zhì)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(jié)果起決定作用。采用機(jī)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(zhì)量受人的因素影響較小，降低了對工人操作技術(shù)的要求，因此焊接質(zhì)量是穩(wěn)定的。點(diǎn)焊機(jī)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(diǎn)位置可輕松實現(xiàn)獨(dú)特的焊接時序，大大提高了打點(diǎn)質(zhì)量，避免了焊點(diǎn)漏打、多打及位置不準(zhǔn)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(zhì)量的均一性。

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

      (3)提高勞動生產(chǎn)率。機(jī)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(shù)的應(yīng)用，使用機(jī)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(jī)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(yīng)的設(shè)備投資。可實現(xiàn)小批量產(chǎn)品的焊接自動化。機(jī)器人與專機(jī)的區(qū)別就是他可以通過修改程序以適應(yīng)不同工件的生產(chǎn)。

焊接機(jī)器人的應(yīng)用技術(shù)分析

　　1.機(jī)器人與焊接設(shè)備共同發(fā)展

　　焊接機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)、焊接技術(shù)和系統(tǒng)工程技術(shù)的融合，焊接機(jī)器人能否在實際生產(chǎn)中得到應(yīng)用，發(fā)揮其優(yōu)越性，取決于這幾方面技術(shù)的共同提高，而系統(tǒng)工程技術(shù)是機(jī)器人技術(shù)和焊接技術(shù)的粘合劑。以安川電機(jī)的MOTOMAN機(jī)器人為例，過去幾代機(jī)器人的發(fā)展都是圍繞焊接設(shè)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(diào)節(jié)功能、TIG焊接時利用擺焊同步技術(shù)進(jìn)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(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，給出其在高速列車制造行業(yè)中的應(yīng)用前景。

　　同樣地，焊接設(shè)備制造商為了實現(xiàn)機(jī)器人自動化焊接，在焊接電源的設(shè)計上也做了許多改進(jìn)，如、機(jī)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(jī)器人的通信接口方面，現(xiàn)在許多焊機(jī)制造商都采用了方便快捷的通信接口。

焊接傳感器

焊接機(jī)器人由示教再現(xiàn)型向智能型發(fā)展， 增強(qiáng)其柔性和適應(yīng)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(jī)器人，機(jī)器人實時調(diào)整工作狀態(tài)， 以適應(yīng)環(huán)境的變化這一點(diǎn)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(jī)器人焊接過程中各種不確定性因素對焊接質(zhì)量的影響， 需提高機(jī)器人作業(yè)的智能化水平和工作的可靠性， 要求弧焊機(jī)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(diào)整和焊縫質(zhì)量的實時控制。同樣地，焊接設(shè)備制造商為了實現(xiàn)機(jī)器人自動化焊接，在焊接電源的設(shè)計上也做了許多改進(jìn)，如、機(jī)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(yīng)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(diǎn)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(jī)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(jī)接收成像。可以看到， 當(dāng)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(diǎn)的三維信息。除了這種點(diǎn)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(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)機(jī)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(jī)器人本體還要昂貴。傳感結(jié)果通過數(shù)據(jù)接口傳輸給機(jī)器人控制， 由控制器發(fā)出指令對機(jī)器人的運(yùn)動進(jìn)行調(diào)整。

室內(nèi)噴涂機(jī)器人可以實現(xiàn)對室內(nèi)墻面、天花板進(jìn)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(fēng)險等； 外墻噴涂機(jī)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(jī)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(dá)90%，施工效率較人工提高1倍多；鑒于當(dāng)時的國內(nèi)外形勢，國家“七五”攻關(guān)計劃將工業(yè)機(jī)器人的開發(fā)列入了計劃，對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行了攻關(guān)，特別是把應(yīng)用作為考核的重要內(nèi)容，這樣就把機(jī)器人技術(shù)和用戶緊密結(jié)合起來，使中國機(jī)器人在起步階段就瞄準(zhǔn)了實用化的方向。

預(yù)制內(nèi)墻板搬運(yùn)機(jī)器人可一次性搬4塊、每塊重約180公斤的內(nèi)墻板，運(yùn)輸安全平穩(wěn)、、節(jié)省勞力。