焊接作為工業(yè)裁縫，是現(xiàn)在工業(yè)制造 主要的加工工藝，也是衡量一個(gè) 制造業(yè)水平的重要。焊接機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人 重要應(yīng)用板塊發(fā)展非常，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)制造各領(lǐng)域，占整個(gè)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用40%左右。在實(shí)際應(yīng)用中，焊接機(jī)器人本體很少單獨(dú)使用，絕大多數(shù)還需要系統(tǒng)集成商結(jié)合行業(yè)和用戶情況，將除焊接機(jī)器人本體以外的各功能單元等通過系統(tǒng)集成為成套自動(dòng)化、信息化、智能化系統(tǒng)(單元)，形成滿足用戶需求的總體解決方案。
一般來講，焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成作為機(jī)器人應(yīng)用下游，是機(jī)器人大規(guī)模普及應(yīng)用和提升用戶制造水平的關(guān)鍵，其總體是焊接機(jī)器人本體的5倍以上；在 應(yīng)用市場(chǎng)，其份額 高。焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成總體水平的高低，是決定機(jī)器人在焊接領(lǐng)域是否規(guī)模應(yīng)用的重要因素，也是 提升以焊接工藝為主的制造業(yè)水平的關(guān)鍵。
一、機(jī)器人焊接的主要優(yōu)點(diǎn)
焊接機(jī)器人系統(tǒng)的應(yīng)用，主要有以下優(yōu)點(diǎn)：1)提高生產(chǎn)效率，降低運(yùn)營(yíng)成本；2)提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性及一致性；3)縮短產(chǎn)品 新?lián)Q代的準(zhǔn)備周期，減少相應(yīng)的設(shè)備投資；4)降低對(duì)一線操作人員技能要求， 勞動(dòng)環(huán)境；5)節(jié)約人工工資和相關(guān)費(fèi)用，提高生產(chǎn) ；6) 加柔性化，不僅提升批量化生產(chǎn)的效率，也可實(shí)現(xiàn)小批量產(chǎn)品的響應(yīng)；7) 加信息化，使得機(jī)器人焊接加工生產(chǎn)制造過程中的材料、半成品、成品、各種工藝參數(shù)等信息 加容易采集，方便質(zhì)量控制、質(zhì)量分析、產(chǎn)品制程追溯，同時(shí)產(chǎn)品的成本統(tǒng)計(jì)和控制也 加容易；8)以焊接機(jī)器人為基本單元，輔之焊接電源、夾具、傳感、控制等系統(tǒng)集成，使得整個(gè)裝備 加自動(dòng)化、智能化、信息化， 容易實(shí)現(xiàn)“工業(yè)4.0”的智能制造。
二、焊接機(jī)器人發(fā)展歷史及基本情況
1、焊接機(jī)器人特點(diǎn)和組成
和一般的工業(yè)機(jī)器人不同，焊接機(jī)器人不僅需要滿足焊接工藝的基本動(dòng)作要求，還要求具有焊接軟件和其他應(yīng)用軟件；弧焊機(jī)器人還要求具有整個(gè)焊縫軌跡的精度和重復(fù)精度、跟蹤功能、適應(yīng)較為惡劣的工作環(huán)境和抗力。
焊接機(jī)器人和多關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人一樣，由主體、馭動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等部分組成。主體即機(jī)座和執(zhí)行機(jī)構(gòu)；馭動(dòng)系統(tǒng)包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動(dòng)作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︸S動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)出指令信號(hào)，并進(jìn)行控制。
2、焊接機(jī)器人發(fā)展歷程
世界上 臺(tái)焊接機(jī)器人是1974年日本川崎公司以 unimate為基礎(chǔ) 出的弧焊機(jī)器人，用于摩托車車架制造。我國弧焊機(jī)器人的 起步于上世紀(jì)80年代初，1984年由哈爾濱工業(yè)大學(xué) 出國內(nèi) 臺(tái)焊接機(jī)器人。此后，焊接機(jī)器人的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段。
代是示教再現(xiàn)型機(jī)器人：這類機(jī)器人操作簡(jiǎn)單，不具備外部信息的反饋能力，難以適應(yīng)工作環(huán)境的變化，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到很大限制。
代是具有感知能力的機(jī)器人：這類機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境有 的感知能力，具備如聽覺、視覺、觸覺等功能，工作時(shí)借助傳感器獲得信息，靈活調(diào)整工作狀態(tài)，在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作。
第三代是智能機(jī)器人：這類機(jī)器人不但具備感覺能力，而且具有獨(dú)立判斷、行動(dòng)、記憶、推理和決策的能力，能適應(yīng)外部對(duì)象、環(huán)境協(xié)調(diào)地工作，能完成 加復(fù)雜的動(dòng)作，還具備故障自我診斷及自我 能力。
早期的焊接機(jī)器人缺乏“柔性”，焊接路徑和焊接參數(shù)須根據(jù)實(shí)際作業(yè)條件預(yù)先設(shè)置，工作時(shí)存在明顯的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人也由單一的單機(jī)示教再現(xiàn)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(tǒng))方向發(fā)展。
3、焊接機(jī)器人應(yīng)用情況
截至2015年底，焊接機(jī)器人總保有量70-80萬臺(tái)，大多數(shù)應(yīng)用在日本、 和歐洲等工業(yè)發(fā)達(dá) 。近年來，我國焊接機(jī)器人應(yīng)用發(fā)展呈現(xiàn)出增長(zhǎng)的勢(shì)頭，年平均增長(zhǎng)率超過40%。
2015年我國焊接機(jī)器人本體銷售應(yīng)用近萬臺(tái)，國內(nèi)總保有量約10萬臺(tái)左右。其中，95%是 的產(chǎn)品，日系約占70%，主要 有：otc、發(fā)那科、松下、安川、 越、川崎；歐系 約占20%，主要 有：kuka、abb、cloos、igm、comau，國產(chǎn) 的焊接機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中很少見。
國產(chǎn)焊接機(jī)器人起步較晚，雖然目前國產(chǎn)焊接機(jī)器人還不 成熟，但可喜的是，這兩年國內(nèi)機(jī)器人及機(jī)器人器件廠商投入較大，取得了很大的進(jìn)步，相信國產(chǎn)焊接機(jī)器人部分替代進(jìn)日機(jī)器人為期不遠(yuǎn)。
三、焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成基本情況
1、焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成特點(diǎn)
焊接機(jī)器人是集焊接工藝、機(jī)械設(shè)計(jì)、識(shí)別和傳感技術(shù)、自動(dòng)控制、信息采集和處理、人工智能等多學(xué)科而形成的應(yīng)用技術(shù)，主要是為了解決工業(yè)制造中以焊接工藝為主的自動(dòng)化裝備。焊接機(jī)器人系統(tǒng)除了具有滿足焊接需求、可以實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)化或自動(dòng)化、信息化和智能化、焊接質(zhì)量控制和檢測(cè)等基本需求外，根據(jù)用戶實(shí)際應(yīng)用需求，自動(dòng)化焊接加工系統(tǒng)還輔助上下游工序?qū)崿F(xiàn)生產(chǎn)自動(dòng)化和智能化。
2、焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成基本組成
除焊接機(jī)器人本體以外，焊接機(jī)器人系統(tǒng)的構(gòu)成有：焊接電源、變位機(jī)、焊接夾具、輔助上下料和物流系統(tǒng)、焊縫識(shí)別跟蹤裝置、焊接質(zhì)量控制和檢測(cè)、信息采集和傳輸系統(tǒng)、綜合控制及部分輔助裝置(如弧焊的清炬剪絲機(jī)構(gòu)、 圍欄和環(huán)保裝置)等。
3、我國焊接機(jī)器人的主要應(yīng)用
我國焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成的較大規(guī)模應(yīng)用是從汽車裝備生產(chǎn)線的電阻點(diǎn)焊和薄板弧焊開始。1984年，一汽公司引進(jìn)德國kuka焊接機(jī)器人用于當(dāng)時(shí)的“紅旗牌”車身焊接和“解放牌”車頭頂蓋焊接，并于1988年 出整個(gè)車身機(jī)器人焊裝自動(dòng)生產(chǎn)線。上世紀(jì)90年代初，隨著上海大眾和一汽大眾等合資汽車廠的誕生，通過引進(jìn)、消化、二次 等手段，我國焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成能力和行業(yè)市場(chǎng)的應(yīng)用能力提高。當(dāng)時(shí)，除了少數(shù)幾家大型國有企業(yè)引進(jìn)消化 機(jī)器人應(yīng)用以外，我國較早涉足焊接機(jī)器人應(yīng)用的大學(xué)和單位有哈爾濱工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、北京密云機(jī)床所、沈陽自動(dòng)化所等，值得一提的是北京精藝公司(現(xiàn)中電華強(qiáng))也是我國 早從事焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成的先馭者。
經(jīng)過二十幾年的發(fā)展，焊接機(jī)器人目前不僅僅在我國汽車制造領(lǐng)域，其他如在摩托車、工程機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)、核電風(fēng)電、航空航天、船舶海工、軌道交通、 、家用電器、民用五金等行業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。從區(qū)域市場(chǎng)來看，我國的焊接機(jī)器人系統(tǒng)主要集中應(yīng)用在珠三角和長(zhǎng)三角總體工業(yè)比較發(fā)達(dá)的區(qū)域。
4、焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成應(yīng)用技術(shù)現(xiàn)狀
目前，簡(jiǎn)單的焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成單元相對(duì)比較成熟，應(yīng)用案例也非常多，整線系統(tǒng)集成技術(shù)在汽車制造業(yè)車身點(diǎn)焊中也有廣泛的應(yīng)用。
從技術(shù)角度看，焊接機(jī)器人的系統(tǒng)集成，不僅是焊接機(jī)器人本體，還需要焊接電源、焊縫跟蹤系統(tǒng)、整線控制技術(shù)等各個(gè)功能單元都能滿足日益發(fā)展的客戶需求?；『笝C(jī)器人系統(tǒng)集成主要在焊接路徑規(guī)劃和自適應(yīng)跟蹤技術(shù)、數(shù)字化焊接電源技術(shù)及焊接參數(shù)自調(diào)節(jié)技術(shù)(專家系統(tǒng))、離線編程及遙控技術(shù)、多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制技術(shù)、機(jī)器人控制系統(tǒng)和外部軸適應(yīng)技術(shù)、自動(dòng)化焊接過程的信息采集技術(shù)等方面都有較快的發(fā)展和應(yīng)用。
5、焊接機(jī)器人應(yīng)用工藝方法
在機(jī)器人廠商和機(jī)器人系統(tǒng)集成商的共同努力下，目前機(jī)器人可以應(yīng)用點(diǎn)焊、弧焊、激光焊、多工藝復(fù)合焊接、攪拌摩擦焊、等離子和激光切割、釬焊等多種焊接工藝方法，其中點(diǎn)焊和弧焊應(yīng)用較多(總占比近90%，點(diǎn)焊占比40%左右)。
6、焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成行業(yè)情況
隨著機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的火熱，目前我國小小焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成商達(dá)300-400家，總體銷售額成幾何級(jí)增長(zhǎng)。2015年總體銷售額約100億元，其中體量較大的是以點(diǎn)焊機(jī)器人為主的汽車制造行業(yè)系統(tǒng)集成商，除comau，kuka，abb等 公司以外，國內(nèi)企業(yè)體量較大的有成都瑪瑞、廣州明洛、宜興東方等公司；弧焊機(jī)器人系統(tǒng)集成商體量較大的除 cloos、igm公司以外，國內(nèi)的企業(yè)有唐山開元、廈門司爾特、昆山華恒、珠海瑞凌等公司。但國內(nèi)80%以上的焊接機(jī)器人系統(tǒng)集成商規(guī)模很小，缺乏技能人才，綜合技術(shù)水平和總體解決方案和服務(wù)能力都很弱，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力差，年銷售額不超過千萬元，維系慘淡經(jīng)營(yíng)狀態(tài)。