工业机器人之焊接机器人知识全解析

　　焊接机器人是应用最广泛的一类工业机器人，在各国机器人应用比例中大约占总数的 40 ％～ 60 ％。我国目前大约有 600 台以上的点焊、弧焊机器人用于实际生产。

　　采用机器人焊接是焊接自动化的革命性进步，它突破了传统的焊接刚性自动化方式，开拓了一种柔性自动化新方式。刚性自动化焊接设备一般都是专用的，通常用于中、大批量焊接产品的自动化生产，因而在中、小批量产品焊接生产中，焊条电弧焊仍是主要焊接方式，焊接机器人使小批量产品的自动化焊接生产成为可能。就目前的示教再现型焊接机器人而言，焊接机器人完成一项焊接任务，只需人给它做一次示教，它即可精确地再现示教的每一步操作，如要机器人去做另一项工作，无须改变任何硬件，只要对它再做一次示教即可。因此，在一条焊接机器人生产线上，可同时自动生产若干种焊件。

　　焊接机器人的主要优点如下：

　　1） 易于实现焊接产品质量的稳定和提高，保证其均一性；

　　2） 提高生产率，一天可 24h 连续生产；

　　3） 改善工人劳动条件，可在有害环境下长期工作：

　　4） 降低对工人操作技术难度的要求；

　　5） 缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；

　　6） 可实现小批量产品焊接自动化；

　　7） 为焊接柔性生产线提供技术基础。

　　1 ． 2 工业机器人定义和分代概念

　　关于工业机器人的定义尚未统一，目前联合国标准化组织采用的美国机器人协会的定义如下：工业机器人是一种可重复编程和多功能的、用来搬运物料、零件、工具的机械手，或能执行不同任务而具有可改变的和可编程动作的专门系统，这个定义不能概括工业机器人的今后发展，但可说明目前工业机器人的主要特点。

　　工业机器人的发展大致可分为三代。

　　第一代机器人，即目前广泛使用的示教再现型工业机器人，这类机器人对环境的变化没有应变或适应能力。

　　第二代机器人，即在示教再现机器人上加感觉系统，如视觉、力觉、触觉等。它具有对环境变化的适应能力， 目前已有部分传感机器人投入实际应用。

　　第三代机器人，即智能机器人，它能以一定方式理解人的命令，感知周围的环境、识别操作的对象，并自行规划操作顺序以完成赋予的任务，这种机器人更接近人的某些智能行为。目前尚处实验室研究阶段。

　　1 ． 3 工业机器人主要名词术语

　　1） 机械手 （Manipulator） 也可称为操作机。具有和人臂相似的功能，可在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置。

　　2） 驱动器 （Actuator） 将电能或流体能转换成机械能的动力装置旷

　　3） 末端操作器 （End Effector） 位于机器人腕部末端、直接执行工作要求的装置。如夹持器、焊枪、焊钳等。

　　4） 位姿 （Pose） 工业机器人末端操作器在指定坐标系中的位置和姿态。

　　5） 工作空间 （Working Space） 工业机器人执行任务时，其腕轴交点能在空间活动的范围。

　　6） 机械原点 （MechanicalOrigin） 工业机器人各自由度共用的，机械坐标系中的基准点。

　　7） 工作原点 （Work Origin） 工业机器人工作空间的基准点。

　　8） 速度 （Velocity） 机器人在额定条件下，匀速运动过程中，机械接口中心或工具中心点在单位时间内所移动的距离或转动的角度。

　　9） 额定负载 （Rated load） 工业机器人在限定的操作条件下，其机械接口处能承受的最大负载 （ 包括末端操作器 ） ，用质量或力矩表示。

　　10） 重复位姿精度 （PoseRepeatability） 工业机器人在同一条件下，用同一方法操作时，重复／ t 次所测得的位姿一致程度。