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[摘 要]近年来工业机器人技术得到了快速的发展，其应用领域不断扩大。在焊接产品的加工中，采用机器人进行焊接在提高焊接生产效率、保证焊接质量、提高焊接生产柔性自动化等方面显示了无可比拟的优势，已逐渐取代了传统的人工焊接。本文论述焊接机器人的基本概念、焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术以及焊接机器人技术发展趋势，希望能为焊接机器人的研究工作和实际生产应用提供理论指导和参考依据。
[关键词]焊接机器人；焊接技术；应用；关键技术
中图分类号：TU471 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）39-0086-01
1引言
在汽车制造领域，焊接机器人已经获得了广泛的应用，焊接机器人是一种建立在工业机器人技术基础之上的智能化材料加工机器人，可以实现切割，焊接和喷涂的功能，具有焊点精度高，焊缝强度高，综合性能好的优点，在制造行业中有广阔的应用前景。
2焊接机器人概述
焊接机器人主要有两大模块构成，一个是机器人，另一个是焊机装置。机器人主要是相关的软硬件系统构成，而焊接装置可细分成点焊和弧焊装置。它主要是由焊接电源、送丝设备、焊枪等构成。而智能机器人，则还要使用到传感装置，比如摄像传感设备和管控设备等。当前，国际上的焊接机器人，基本上都是关节式机器人，基本上是六轴型，它的1、2、3这三个轴可以将末端的工具转移至不同的空间位置，而4到6这三个轴，则能够支持机器人完成不同的姿态。机器人本体结构形式主要有两种，一种是平行四边形结构，另一种为侧置式，又被称作摆式结构。其中摆式结构的优势就在于上臂和下臂拥有更大的活动空间，机器人的整个活动空间类似于一个球体。因此可以将它倒挂到某些机架上，占地面积就会得到节省，有利于地面的物件转移。这种摆式机器人，2、3轴通常是悬臂结构，机器人的刚度因此会下降，那么这类机器人的载荷就不会很高，通常应用在弧焊和喷涂以及切割环节。而平行四边形机器人，它的上臂是通过拉杆驱动，而拉杆和它的下臂则构成了一种平行四边形结构，这也是这个名称的由来。在早期，这种机器人的工作空间相对较小，仅仅局限于机器人的前部，也不能够进行倒挂。不过在上世纪80年代之后期，新型的平行四边形机器人被开发出来，它的工作空间进一步延伸到头顶、背部以及底部，而且刚度很强。于是得到行业的广泛重视。这种结构不仅可以应用在轻型机器人身上，也能够应用在重型机器人身上。近些年，点焊机器人，其载荷区间为100到150公斤之间，所以采用的是平行四边形结构。这两种不同结构的机器人，每个轴都可以进行回转，所以能够通过伺服电机，利用摆线针轮以及减速器来进行驱动。在上世纪80年底中期开始，直流伺服电机应用较为广泛，到了后期，交流伺服电机的研究开始取得突破，很多国家先后采用了交流伺服电机。交流伺服具有更好的动特性，而且事故率也会显著下降。此外，一些轻型机器人，其工具中心点，也就是TCP的最高运动速度，可以实现每秒3米。定位精度高，而且振动很小。另外这种机器人还采用了32位算法，运行轨迹能够更好的和学习取得一致。
3焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术
机器人工作过程中，会对焊接的条件进行分析，根据分析结果选择适合当前的情况的焊接技术，确保每个焊接产品的质量和外观。争取每个焊接产品外观和质量上都是一样的，避免产生残次品，给企业造成损失。外界的环境是影响焊接质量的主要因素，环境的变化影响焊接的路径和参数。焊接机器人系统中含有焊接跟踪系统，跟踪系统会根据当时的环境给机器人正确的指令。
3.1传感技术
利用传感技术可以对焊缝进行精确加工，并实现生产线的自动化控制，使得焊接作业能大大提高，多种传感器的融合技术和传感信息算法的研发也成为了新的热点问题。
3.2焊缝的识别和导引
焊接机器人在进行焊接工作时需要对焊缝进行识别，关键技术和难点就是如何准确的让焊枪识别到焊接初始点，完成了这个步骤才能进一步对材料进行精确完整的焊接。而现有的技术常通过人的观察来完成焊接初始点的寻找。
3.3仿真和模拟
对焊接机器人焊枪轨迹的仿真和模拟也尤为重要，对一些固定轨迹的模拟和对障碍物的智能避让技术研发可以解决焊接机器人机械手臂遇到的实际问题。
3.4多个机器人协调控制
多机器人协调控制领域现在还在研发中，理论尚未成熟，技术也还没有投入应用，多机器人协调控制涉及到感知与学习方法，主要研究群体行为控制，是一个综合性的研究体系。
3.5遥控焊接技术
遥控焊接技术就是指远程操控焊接过程，简单的遥控焊接技术已经很成熟，现在大部分实验室和生产车间已经可以做到控制台和生产线分离，而一些更远距离的遥控焊接技術则需要更深入的进行研究，例如在海洋中对材料进行焊接，在太空中对空间站进行焊接等，需要更全面系统的进行研究。
4焊接机器人技术发展趋势
针对目前机器人技术的发展状况，焊接机器人与其它的一些工业机器人相似，都将向着通用化、智能化、柔性化等的方向不断发展。具体的表现包括以下几个部分：第一，焊接机器人系统的智能化。焊接机器人的焊接过程是一个较为复杂的过程，设涉及到电、磁、热、光等多方面的问题，各种因素基本都是一个非线性的过程，很难建立一个精确的数学模型实现智能控制。由于人工神经网络具有十分强大的自我学习能力、自适应性、大信息容量高速计算等的特点，使其逐渐用于焊接机器人系统将成为焊接机器人复杂智能化系统的发展方向。第二，随着微电子技术、计算机软硬件的发展，焊接机器人已经开始从之前特定的控制器控制向基于PC机的通用型控制转变。基于PC机控制的焊接机器系统，能把声音识别、图像处理、人工智能等一系列的研究成果更好的应用于实际工程生产中。同时，还有效的解决了焊机专用控制器的实时性差等的不足。第三，随着当前生产系统的不断发展和升级以及焊接过程中的机械化与智能化，多智能焊接机器人调控技术的发展是重要发展方向之一。当前关于焊接机器人的研究，多智能焊接机器人调控技术仍是一个全新的研究方向。第四，焊接机器人的个性化、网络化、精密化、柔性化等，无论是控制系统与传感技术，还是虚拟机技术与焊接机器人性价比问题，都将是焊接机器人今后研究的重点方向。但是要把这些研究成果广泛的应用到焊接实际生产中，还需要继续不断的探索。由此可以看出，已知的相关报道中很少有关于焊接机器人各工艺参数对焊缝成型和焊接质量影响的系统研究。
5结束语
在汽车制造领域中，焊接机器人技术备受青睐，焊接机器人技术彻底改变了焊接工人的工作环境，又提高了焊接质量。近些年来，我国焊接机器人技术的研发以及生产取得了长足的发展，在满足了国内的使用需求外还大量出口国外，获得了国际的认可。焊接机器人技术还受到变形，变错边，变散热等因素的影响，问题反馈和智能控制的技术难点还没有很好的解决方案，下一步我国智能机器人的研究将向智能化控制进一步的寻求技术突破，以期为国家科技进步和国家现代化发展提供强有力的技术保障。
参考文献
[1]栾佳绘.焊接机器人系统可靠性设计技术的研究与应用[D].南京理工大学，2017.
[2]霍厚志，张号，杜启恒，黄胜利，仇一晨.我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势[J].焊管，2017，v.40；No.25602：36-42+45.
[3]赵文光，李士凯，张斌斌.焊接机器人智能化技术研究现状与展望[J].材料开发与应用，2016，v.3103：108-114.
[4]付晓龙，何建萍，王付鑫.焊接机器人轨迹规划的研究现状[J].轻工机械，2015，v.33；No.13402：110-113.
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[关键词]焊接机器人；焊接技术；应用；关键技术
中图分类号：TU471 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）39-0086-01
1引言
在汽车制造领域，焊接机器人已经获得了广泛的应用，焊接机器人是一种建立在工业机器人技术基础之上的智能化材料加工机器人，可以实现切割，焊接和喷涂的功能，具有焊点精度高，焊缝强度高，综合性能好的优点，在制造行业中有广阔的应用前景。
2焊接机器人概述
焊接机器人主要有两大模块构成，一个是机器人，另一个是焊机装置。机器人主要是相关的软硬件系统构成，而焊接装置可细分成点焊和弧焊装置。它主要是由焊接电源、送丝设备、焊枪等构成。而智能机器人，则还要使用到传感装置，比如摄像传感设备和管控设备等。当前，国际上的焊接机器人，基本上都是关节式机器人，基本上是六轴型，它的1、2、3这三个轴可以将末端的工具转移至不同的空间位置，而4到6这三个轴，则能够支持机器人完成不同的姿态。机器人本体结构形式主要有两种，一种是平行四边形结构，另一种为侧置式，又被称作摆式结构。其中摆式结构的优势就在于上臂和下臂拥有更大的活动空间，机器人的整个活动空间类似于一个球体。因此可以将它倒挂到某些机架上，占地面积就会得到节省，有利于地面的物件转移。这种摆式机器人，2、3轴通常是悬臂结构，机器人的刚度因此会下降，那么这类机器人的载荷就不会很高，通常应用在弧焊和喷涂以及切割环节。而平行四边形机器人，它的上臂是通过拉杆驱动，而拉杆和它的下臂则构成了一种平行四边形结构，这也是这个名称的由来。在早期，这种机器人的工作空间相对较小，仅仅局限于机器人的前部，也不能够进行倒挂。不过在上世纪80年代之后期，新型的平行四边形机器人被开发出来，它的工作空间进一步延伸到头顶、背部以及底部，而且刚度很强。于是得到行业的广泛重视。这种结构不仅可以应用在轻型机器人身上，也能够应用在重型机器人身上。近些年，点焊机器人，其载荷区间为100到150公斤之间，所以采用的是平行四边形结构。这两种不同结构的机器人，每个轴都可以进行回转，所以能够通过伺服电机，利用摆线针轮以及减速器来进行驱动。在上世纪80年底中期开始，直流伺服电机应用较为广泛，到了后期，交流伺服电机的研究开始取得突破，很多国家先后采用了交流伺服电机。交流伺服具有更好的动特性，而且事故率也会显著下降。此外，一些轻型机器人，其工具中心点，也就是TCP的最高运动速度，可以实现每秒3米。定位精度高，而且振动很小。另外这种机器人还采用了32位算法，运行轨迹能够更好的和学习取得一致。
3焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术
机器人工作过程中，会对焊接的条件进行分析，根据分析结果选择适合当前的情况的焊接技术，确保每个焊接产品的质量和外观。争取每个焊接产品外观和质量上都是一样的，避免产生残次品，给企业造成损失。外界的环境是影响焊接质量的主要因素，环境的变化影响焊接的路径和参数。焊接机器人系统中含有焊接跟踪系统，跟踪系统会根据当时的环境给机器人正确的指令。
3.1传感技术
利用传感技术可以对焊缝进行精确加工，并实现生产线的自动化控制，使得焊接作业能大大提高，多种传感器的融合技术和传感信息算法的研发也成为了新的热点问题。
3.2焊缝的识别和导引
焊接机器人在进行焊接工作时需要对焊缝进行识别，关键技术和难点就是如何准确的让焊枪识别到焊接初始点，完成了这个步骤才能进一步对材料进行精确完整的焊接。而现有的技术常通过人的观察来完成焊接初始点的寻找。
3.3仿真和模拟
对焊接机器人焊枪轨迹的仿真和模拟也尤为重要，对一些固定轨迹的模拟和对障碍物的智能避让技术研发可以解决焊接机器人机械手臂遇到的实际问题。
3.4多个机器人协调控制
多机器人协调控制领域现在还在研发中，理论尚未成熟，技术也还没有投入应用，多机器人协调控制涉及到感知与学习方法，主要研究群体行为控制，是一个综合性的研究体系。
3.5遥控焊接技术
遥控焊接技术就是指远程操控焊接过程，简单的遥控焊接技术已经很成熟，现在大部分实验室和生产车间已经可以做到控制台和生产线分离，而一些更远距离的遥控焊接技術则需要更深入的进行研究，例如在海洋中对材料进行焊接，在太空中对空间站进行焊接等，需要更全面系统的进行研究。
4焊接机器人技术发展趋势
针对目前机器人技术的发展状况，焊接机器人与其它的一些工业机器人相似，都将向着通用化、智能化、柔性化等的方向不断发展。具体的表现包括以下几个部分：第一，焊接机器人系统的智能化。焊接机器人的焊接过程是一个较为复杂的过程，设涉及到电、磁、热、光等多方面的问题，各种因素基本都是一个非线性的过程，很难建立一个精确的数学模型实现智能控制。由于人工神经网络具有十分强大的自我学习能力、自适应性、大信息容量高速计算等的特点，使其逐渐用于焊接机器人系统将成为焊接机器人复杂智能化系统的发展方向。第二，随着微电子技术、计算机软硬件的发展，焊接机器人已经开始从之前特定的控制器控制向基于PC机的通用型控制转变。基于PC机控制的焊接机器系统，能把声音识别、图像处理、人工智能等一系列的研究成果更好的应用于实际工程生产中。同时，还有效的解决了焊机专用控制器的实时性差等的不足。第三，随着当前生产系统的不断发展和升级以及焊接过程中的机械化与智能化，多智能焊接机器人调控技术的发展是重要发展方向之一。当前关于焊接机器人的研究，多智能焊接机器人调控技术仍是一个全新的研究方向。第四，焊接机器人的个性化、网络化、精密化、柔性化等，无论是控制系统与传感技术，还是虚拟机技术与焊接机器人性价比问题，都将是焊接机器人今后研究的重点方向。但是要把这些研究成果广泛的应用到焊接实际生产中，还需要继续不断的探索。由此可以看出，已知的相关报道中很少有关于焊接机器人各工艺参数对焊缝成型和焊接质量影响的系统研究。
5结束语
在汽车制造领域中，焊接机器人技术备受青睐，焊接机器人技术彻底改变了焊接工人的工作环境，又提高了焊接质量。近些年来，我国焊接机器人技术的研发以及生产取得了长足的发展，在满足了国内的使用需求外还大量出口国外，获得了国际的认可。焊接机器人技术还受到变形，变错边，变散热等因素的影响，问题反馈和智能控制的技术难点还没有很好的解决方案，下一步我国智能机器人的研究将向智能化控制进一步的寻求技术突破，以期为国家科技进步和国家现代化发展提供强有力的技术保障。
参考文献
[1]栾佳绘.焊接机器人系统可靠性设计技术的研究与应用[D].南京理工大学，2017.
[2]霍厚志，张号，杜启恒，黄胜利，仇一晨.我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势[J].焊管，2017，v.40；No.25602：36-42+45.
[3]赵文光，李士凯，张斌斌.焊接机器人智能化技术研究现状与展望[J].材料开发与应用，2016，v.3103：108-114.
[4]付晓龙，何建萍，王付鑫.焊接机器人轨迹规划的研究现状[J].轻工机械，2015，v.33；No.13402：110-113.
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