隨著近年來中國制造業(yè)的良好持續(xù)發(fā)展，帶來了焊接行業(yè)的空前繁榮。特別是自成功舉辦北京·埃森焊接展20年來，受益最大的當(dāng)數(shù)國內(nèi)眾多致力于在焊接領(lǐng)域發(fā)展的企業(yè)，他們通過這一平臺(tái)不僅很好地展示了企業(yè)的產(chǎn)品和品牌形象，更給這些企業(yè)與國際同類產(chǎn)品同臺(tái)競技和學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)，對(duì)推動(dòng)中國焊接工業(yè)的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。焊接機(jī)器人作為焊接自動(dòng)化的新銳，在提高企業(yè)的生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性方面扮演著越來越重要的角色。
    典型的焊接機(jī)器人系統(tǒng)有如下幾種形式：焊接機(jī)器人工作站、焊接機(jī)器人生產(chǎn)線、焊接專機(jī)。焊接機(jī)器人系統(tǒng)屬于柔性制造系統(tǒng)（FMS），一般適合中、小批量生產(chǎn)，被焊工件的焊縫可以短而多，形狀較復(fù)雜。該焊接系統(tǒng)特別適合產(chǎn)品品種多，每批數(shù)量又很少的情況。而焊接專機(jī)則適合批量大，改型慢的產(chǎn)品，而且工件的焊縫數(shù)量較少，形狀規(guī)矩的情況，至于選用哪種自動(dòng)化焊接生產(chǎn)形式，需根據(jù)企業(yè)的實(shí)際情況而定。
    據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全世界已有近140萬臺(tái)機(jī)器人投入使用，其中用于完成各種焊接作業(yè)的焊接機(jī)器人占全部機(jī)器人的40%以上，而企業(yè)所應(yīng)用的機(jī)器人基本上只作弧焊及點(diǎn)焊使用（MIG/TIG），分別占53%和46%，用于其他焊接方法的機(jī)器人極少。目前我國的焊接機(jī)器人主要集中在汽車、摩托車及工程機(jī)械三個(gè)主要行業(yè)。汽車制造及汽車零部件制造業(yè)中所擁有的焊接機(jī)器人占全部焊接機(jī)器人的65%，在摩托車行業(yè)和工程機(jī)械行業(yè)中分別占15%和16%，其他行業(yè)僅占4%。我國工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用的焊接機(jī)器人90%以上都是五軸或六軸關(guān)節(jié)式機(jī)器人，但也有一些直角坐標(biāo)式三軸或五軸機(jī)器人。90%以上的焊接機(jī)器人應(yīng)用集中在我國的東部地區(qū)，即東北、華北、華東及中南地區(qū)。華東是應(yīng)用焊接機(jī)器人最多的地區(qū)，占37%。上海擁有的焊接機(jī)器人最多，占全國的19%，主要以弧焊為主；長春市的焊接機(jī)器人數(shù)量名列全國第二，占全國的17%，主要以點(diǎn)焊為主。由此可見，上海和長春這一南一北的兩個(gè)城市是全國在生產(chǎn)中應(yīng)用機(jī)器人的領(lǐng)頭羊。

    一、焊接機(jī)器人發(fā)展進(jìn)程
    我國于20世紀(jì)70年代末開始研制焊接機(jī)器人，素有中國機(jī)器人“搖籃”美譽(yù)的沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司在國內(nèi)率先開展機(jī)器人理論與應(yīng)用研究。在科技部“863”機(jī)器人計(jì)劃主題的支持下，90年代開始進(jìn)行具有應(yīng)用前景的機(jī)器人研究，在國內(nèi)機(jī)器人最早應(yīng)用于工程機(jī)械行業(yè)，并于1990年順利研究成功中國首臺(tái)工業(yè)機(jī)器人通用控制器，隨后進(jìn)行小批量生產(chǎn)應(yīng)用。1995年，新松公司又開發(fā)成功中國首臺(tái)四自由度點(diǎn)焊機(jī)器人，該機(jī)器人系統(tǒng)是新松公司針對(duì)焊接面包車底底板開發(fā)的，機(jī)器人操作機(jī)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減速裝置則采用先進(jìn)的RV減速器，在保證操作機(jī)高性能前提下，又使之成為免維護(hù)機(jī)器人操作?？刂葡到y(tǒng)則采用新松公司具有自主版權(quán)的SIA-GRC高性能控制器，操作簡便，性能優(yōu)異。該機(jī)器人系統(tǒng)已成功應(yīng)用于松遼汽車公司和金杯客車股份有限公司的汽車生產(chǎn)線上。沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司被國家發(fā)改委和科技部分別命名為“機(jī)器人國家工程研究中心”、“國家863計(jì)劃智能機(jī)器人主題產(chǎn)業(yè)化基地”、“國家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃成果產(chǎn)業(yè)化基地”。從技術(shù)方面來說，中國的機(jī)器人技術(shù)在世界機(jī)器人界已有一席之地，奠定了獨(dú)立自主發(fā)展中國機(jī)器人事業(yè)的基礎(chǔ)；從社會(huì)經(jīng)濟(jì)角度來看，中國機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，為中外機(jī)器人產(chǎn)品打開中國市場(chǎng)準(zhǔn)備了物質(zhì)和人員條件。同時(shí)也標(biāo)志著我國的機(jī)器人應(yīng)用真正開始走向?qū)嵱没A段。

    二、焊接機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀
    “十五”期間是焊接機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵轉(zhuǎn)折點(diǎn)。經(jīng)過多年的研究開發(fā)，市場(chǎng)需求在“十五”初期也有了一個(gè)“井噴式”的發(fā)展，中國的焊接機(jī)器人的需求量每年以15%～20%以上的速度增長，擁有量約為3000?4000臺(tái)，年需求量在1000臺(tái)左右。主要集中汽車、摩托車和工程機(jī)械3個(gè)重要行業(yè)，并且90%以上屬于5或6軸關(guān)節(jié)式機(jī)器人。
    新松機(jī)器人公司以關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、自主產(chǎn)品開發(fā)、應(yīng)用工程示范為技術(shù)路線，將各類汽車車身自動(dòng)沖壓線、白車身焊裝線、汽車總裝線、發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線、工裝夾具及輸送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造；焊裝線鋼結(jié)構(gòu)、管網(wǎng)工程的設(shè)計(jì)制造；焊裝線工藝設(shè)計(jì)、平面布置、機(jī)器人選型、機(jī)器人用自動(dòng)焊鉗設(shè)計(jì)與選型、非標(biāo)機(jī)械裝備、輔具、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)制造與生產(chǎn)工藝調(diào)試等方面的先進(jìn)裝備技術(shù)成功應(yīng)用于企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)，開發(fā)出了適用性強(qiáng)、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、操作簡便、工藝結(jié)構(gòu)性良好、經(jīng)濟(jì)高效的系列裝備生產(chǎn)線，在機(jī)器人弧焊、點(diǎn)焊系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和應(yīng)用工程的實(shí)施過程中，積累了豐富的生產(chǎn)線設(shè)計(jì)與機(jī)器人系統(tǒng)集成技術(shù)。迄今，新松公司完成的弧焊、點(diǎn)焊機(jī)器人工作站，各種裝焊線等機(jī)器人自動(dòng)化應(yīng)用工程已超過1000多臺(tái)套，解決了國內(nèi)眾多企業(yè)生產(chǎn)裝備技術(shù)難題，提升了在國際舞臺(tái)上的抗衡能力，為中國企業(yè)的騰飛乃至民族工業(yè)的發(fā)展起到了推波助瀾的作用。典型應(yīng)用如下：

    1．一汽轎車點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用工程
    由新松公司自行開發(fā)研制的6臺(tái)RD120—A型點(diǎn)焊機(jī)器人，以及新松公司II型電阻焊控制器，實(shí)現(xiàn)一汽轎車的小紅旗、世紀(jì)星2種車型的車身組焊線中車身前、后風(fēng)窗和左、右車門點(diǎn)焊焊裝工作交鑰匙工程，平均每臺(tái)機(jī)器人完成焊點(diǎn)90點(diǎn)，生產(chǎn)節(jié)拍小于3min，兩班制生產(chǎn)最高年產(chǎn)可達(dá)10萬輛，生產(chǎn)線為滑撬式車身移動(dòng)方式，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與生產(chǎn)線間通信，完成移動(dòng)傳輸、定位夾緊、安全互鎖，并具有啟動(dòng)、暫停及機(jī)器人原位、運(yùn)行狀態(tài)等監(jiān)控功能，實(shí)現(xiàn)焊接車身記數(shù)和自動(dòng)修磨焊鉗功能，機(jī)器人與電阻焊控制器配合使用，可實(shí)現(xiàn)焊鉗打點(diǎn)、雙行程焊鉗開閉等動(dòng)作，同時(shí)具有對(duì)氣壓、冷卻水流量等焊接運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)監(jiān)控功能，以便保證焊點(diǎn)質(zhì)量和焊接作業(yè)安全、可靠。一汽轎車點(diǎn)焊機(jī)器人應(yīng)用工程于2000年12月順利通過由國家科技部和國家863計(jì)劃聯(lián)合辦公室組織的驗(yàn)收，并得到極高評(píng)價(jià)，堪稱我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化和機(jī)器人工程應(yīng)用的重要里程碑，標(biāo)志著沈陽新松機(jī)器人自動(dòng)化股份有限公司已經(jīng)掌握了點(diǎn)焊機(jī)器人研制開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)，并具有了設(shè)計(jì)和承攬大型綜合性汽車車身焊裝機(jī)器人生產(chǎn)線項(xiàng)目的能力。

    2．大連華克-吉萊特汽車消聲器弧焊機(jī)器人工作站
    從1998年至今，新松公司為大連華克-吉萊特汽車公司開發(fā)的多達(dá)十幾個(gè)汽車消聲器弧焊機(jī)器人工作站，其中焊接汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排氣岐管焊接總成工作站采用雙變位機(jī)布置結(jié)構(gòu)，變位機(jī)放管件與法蘭點(diǎn)焊夾具，在另一變位機(jī)放焊接總成夾具。這樣布置合理地安排機(jī)器人工作時(shí)間，減少輔助時(shí)間，提高工作效率。夾具安裝在兩軸變位機(jī)上，兩軸變位機(jī)包括垂直和平行水平面的兩個(gè)伺服回轉(zhuǎn)軸，其任何位置可停，它完全由機(jī)器人系統(tǒng)控制，可與機(jī)器人實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)保證焊接工件的焊縫始終處于最佳焊接位置。

    3．重慶馳騁前托梁總成機(jī)器人弧焊工作站
    本工作站為重慶馳騁輕型汽車部件股份有限公司委托沈陽新松機(jī)器人股份有限公司設(shè)計(jì)的焊接機(jī)器人系統(tǒng)。工作站基本配置日本OTC EX—MV6機(jī)器人機(jī)控制器、CPDRA—501水冷高速焊接系統(tǒng)、頭尾架式變位機(jī)、PLC總體控制系統(tǒng)及其他周邊輔助控制設(shè)備等。工作站實(shí)現(xiàn)了焊接自動(dòng)化，在設(shè)備正常工作時(shí)，操作工人只需要按動(dòng)啟動(dòng)按鈕機(jī)器人就可以按照程序工作。在出現(xiàn)工件夾緊不到位等情況時(shí)，工人還可以通過夾具上的手動(dòng)按鈕進(jìn)行調(diào)整操作。周邊設(shè)備和焊接過程的邏輯控制由外部的PLC總體控制完成，機(jī)器操作機(jī)和外部軸上的夾具在焊接示教程序中可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)、同步的插補(bǔ)協(xié)調(diào)工作，從而實(shí)現(xiàn)空間曲線焊縫的連續(xù)焊接。

    4．上海匯眾弧焊機(jī)器人焊接生產(chǎn)線
    采用機(jī)器人代替工人手工進(jìn)行焊接作業(yè)是我國汽車及汽車零部件等行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，是提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率、降低成本增加經(jīng)濟(jì)效益、改善工作環(huán)境減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度、創(chuàng)造良好企業(yè)形象的重要手段，對(duì)我國汽車工業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展具有十分重要意義。新松公司為上海匯眾汽車制造有限公司設(shè)計(jì)制造的由12臺(tái)弧焊機(jī)器人組成的機(jī)器人焊接生產(chǎn)線，是為上海汽車工業(yè)公司配套生產(chǎn)的桑塔納轎車轉(zhuǎn)向器、減振器，別克轎車減振器等部件。該線還配有10套回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、1套翻轉(zhuǎn)工作臺(tái)、39套焊接夾具等，可年產(chǎn)桑塔納汽車配件30萬套，別克轎車配件10萬套。該線焊接質(zhì)量穩(wěn)定，適于多品種、多工藝和不同批量的自動(dòng)化柔性生產(chǎn)，經(jīng)濟(jì)效益顯著。
    2002年，新松公司給蕪湖市汽車工業(yè)的龍頭企業(yè)——上汽集團(tuán)奇瑞汽車有限公司提供了８臺(tái)機(jī)器人焊接系統(tǒng)，使奇瑞轎車噪聲降低４個(gè)分貝，產(chǎn)品質(zhì)量超過了同行業(yè)提供的生產(chǎn)線生產(chǎn)的產(chǎn)品。由于可靠的工程質(zhì)量和完善的售后服務(wù)，上汽集團(tuán)又與新松公司簽定了B11底盤件生產(chǎn)線，加長車白車身焊裝線，A11車型AGV發(fā)動(dòng)機(jī)裝配線等供貨合同，以組成擴(kuò)建工程中的焊接和裝配生產(chǎn)線。中國第一汽車集團(tuán)青島汽車廠，是中國第一汽車集團(tuán)公司全資子公司，國家大型企業(yè)。我公司為該廠設(shè)計(jì)的由14臺(tái)點(diǎn)焊機(jī)器人組成的駕駛室機(jī)器人焊裝線是第一條由國內(nèi)企業(yè)自行設(shè)計(jì)、實(shí)施的整車廠機(jī)器人點(diǎn)焊生產(chǎn)線，由于該生產(chǎn)線的順利運(yùn)行，提高了產(chǎn)品的焊接質(zhì)量和穩(wěn)定性，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了生產(chǎn)效率，解決了關(guān)鍵性的技術(shù)難題，因此得到客戶高度評(píng)價(jià)。
    公司正是憑借多年專業(yè)經(jīng)驗(yàn)與對(duì)客戶誠信服務(wù)，使公司的機(jī)器人技術(shù)裝備的性價(jià)比在業(yè)界始終處于領(lǐng)先地位，其行業(yè)地位不斷得到鞏固和提升。

    三、焊接機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀
    近幾年，焊縫跟蹤控制系統(tǒng)中弧焊機(jī)器人的控制器正由專用的控制器向基于PC機(jī)的開放通用型控制器過渡。PC機(jī)與焊縫機(jī)器人的結(jié)合應(yīng)用，不但能夠解決專用控制器計(jì)算負(fù)擔(dān)重、實(shí)時(shí)性差等問題，同時(shí)能夠?qū)D像處理、最優(yōu)控制、人工智能等先進(jìn)的研究成果應(yīng)用到該系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作中。另外，PC機(jī)具有良好的開放性、聯(lián)網(wǎng)性、標(biāo)準(zhǔn)的總線結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)接口等，可以打破機(jī)器人專用控制器結(jié)構(gòu)封閉的局面，開發(fā)出結(jié)構(gòu)開放、功能模塊化的標(biāo)準(zhǔn)化焊接機(jī)器人系統(tǒng)。
    隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯技術(shù)的融合已成為當(dāng)前焊接機(jī)器人技術(shù)的研究熱點(diǎn)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)具有很強(qiáng)的自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、大規(guī)模并行運(yùn)算和精確計(jì)算的能力，而模糊邏輯在專家可預(yù)見的領(lǐng)域上有很好的收斂性，在進(jìn)行模糊量的運(yùn)算上有優(yōu)勢(shì)。因此，二者結(jié)合可以優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，從而大大提高綜合性能。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模糊控制器的快速實(shí)時(shí)算法、穩(wěn)定性、魯棒性等問題，需要結(jié)合弧焊機(jī)器人系統(tǒng)及弧焊工業(yè)加以深入的研究。
    目前的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)正在向大型、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和開放的方向發(fā)展，為了解決在傳統(tǒng)工業(yè)系統(tǒng)和多機(jī)器人技術(shù)相結(jié)合的許多關(guān)鍵問題上遇到的嚴(yán)重挑戰(zhàn)，人們采用了將分布式人工智能和多智能體系統(tǒng)理論充分應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)和和多機(jī)器人系統(tǒng)——多智能體機(jī)器人系統(tǒng)。焊接是工業(yè)生產(chǎn)的一大領(lǐng)域，焊接機(jī)器人的發(fā)展基本上同步于整個(gè)機(jī)器人行業(yè)的發(fā)展。所以，多智能體機(jī)器人的研究與發(fā)展將要很快應(yīng)用于焊接機(jī)器人領(lǐng)域。隨著工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向大型、復(fù)雜、動(dòng)態(tài)和開放的方向發(fā)展，多智能體焊接機(jī)器人系統(tǒng)終將成為熱點(diǎn)的研究領(lǐng)域。

    四、焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)
    2006年，焊接機(jī)器人擁有量達(dá)到8000多臺(tái)，年擁有量將突破1500臺(tái)?！笆濉逼陂g焊接機(jī)器人的總需求量約為3000臺(tái)，預(yù)計(jì)到2010年工業(yè)機(jī)器人擁有量獎(jiǎng)達(dá)到17300臺(tái)，2015年將達(dá)到十幾萬臺(tái)（套）。為保障企業(yè)的產(chǎn)品與技術(shù)與世界水平同步發(fā)展，新松公司充分利用自身的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和行業(yè)地位，除了開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)機(jī)器人自動(dòng)化系列產(chǎn)品外。公司還與國外眾多知名的機(jī)器人公司形成了緊密的商業(yè)合作伙伴關(guān)系，緊緊圍繞客戶需求，公司把國外先進(jìn)的機(jī)器人自動(dòng)化技術(shù)、產(chǎn)品與自身強(qiáng)大的研發(fā)設(shè)計(jì)能力、先進(jìn)的技術(shù)裝備與完善的服務(wù)體系進(jìn)行完美整合，充分發(fā)揮各自的技術(shù)和資源優(yōu)勢(shì)，為客戶提供完整的技術(shù)解決方案和交鑰匙工程，保證了公司的產(chǎn)品技術(shù)水平始終與世界先進(jìn)水平同步，為廣大客戶提供最大增值服務(wù)，形成了以機(jī)器人和先進(jìn)裝備為主體的核心技術(shù)，從而形成了較強(qiáng)的綜合競爭優(yōu)勢(shì)和差異化比較競爭優(yōu)勢(shì)。
    正是伴隨著北京·埃森焊展20年的進(jìn)程，我國的焊接機(jī)器人市場(chǎng)也迎來的前所未有的機(jī)遇，對(duì)未來大量采用焊接機(jī)器人的生產(chǎn)企業(yè)在高技術(shù)、高質(zhì)量、低成本條件下必將獲得高速發(fā)展，真正實(shí)現(xiàn)了與國際接軌，也必將為民族工業(yè)的發(fā)展帶來新的生機(jī)。

（轉(zhuǎn)載）