焊接作為工業“裁縫”，是汽車工業生產中非常重要的加工手段，焊接質量的好壞對產品質量起著決定性的影響，同時由于焊接煙塵、弧光、金屬飛濺的存在，焊接的工作環境又非常惡劣。隨著先進制造技術的發展，實現焊接產品制造的自動化、柔性化與智能化已經成為必然趨勢，采用機器人焊接已經成為焊接技術自動化的主要標志。

焊接機器人應用的意義

（1）穩定和提高焊接質量 焊接過程中焊縫焊接參數都是恒定的，同時減少焊槍抖動等不利因素，保證焊縫的均勻穩定性，提高焊接質量。

（2）提高生產效率 焊接機器人可以24h不間斷工作，同時隨著機械制造技術及自動化技術的發展，機器人焊接效率的提高將更加明顯。

（3）降低工人勞動強度?采用機器人焊接，工人只需要裝卸工件，遠離了焊接弧光、煙霧和飛濺等。對于點焊來說，工人無需搬運笨重的手工焊鉗，使工人從高強度的體力勞動中解脫出來。

（4）降低工人操作技術要求 焊接機器人的應用，降低了對工人焊接技術的要求，工人只需要對焊接參數進行調整，機器人便可按照指示要求進行工作。

（5）柔性化程度高 縮短了產品改型換代的準備周期，減少相應的設備投資；可實現小批量產品的焊接自動化；機器人與專機的最大區別就是可以通過修改程序以適應不同工件的生產。

點焊機器人

在我國，點焊機器人約占焊接機器人總數的46%，主要應用在汽車、農機、摩托車等行業。通常，裝配一臺轎車的白車身要焊接4000～6000個焊點，只有以機器人為核心組成柔性焊裝生產線，才能完成大批量的生產綱領和適應未來新產品開發與多品種生產的發展要求，增強企業應變能力。圖1為哈爾濱工業大學和奇瑞汽車有限股份公司聯合開發的“QH－165點焊機器人” 。

1.點焊機器人的基本組成

點焊機器人分為三部分，即機器人本體、控制系統及點焊焊接系統。

點焊機器人本體主要由機體、臂、手（手指）組成。通用點焊機器人具有六個自由度，即機體腰的回轉、肩（臂和機體連接處）的仰俯、肘（各段臂連接處）的屈伸和腕（臂與手連接處）三個方向的轉動。前三個自由度使手（手指）抓持的工具如焊鉗達到一定位置，后三個自由度再由手腕運動使焊接工具以一定角度（姿勢）對準焊件。

點焊機器人的控制系統由本體控制部分及焊接控制部分組成。本體控制部分主要實現示教再現、焊點位置及精度控制。位置控制有兩種方式：一種為PTP控制，又稱為點位控制或點到點控制，只注意原始點和目標點的位置，經由何種途徑到達目標點并無要求；另一種為CP控制，即連續路徑控制或輪廓控制。這時不僅要求目標點的位置，而且所經由的軌跡也要符合要求。

焊接控制部分除了控制電極電壓、通電焊接、維持等各程序段的時間及程序轉換以外，還通過改變主電路晶閘管的導通角而實現焊接電流的控制。焊接系統主要由焊接控制器、焊鉗及水、電、氣等輔助部分組成。

弧焊機器人

弧焊機器人的研究已經歷了三個階段：示教再現、離線編程和自主編程的智能機器人，當前的應用水平處于第二階段。我國也從20世紀70年代初開始注重機器人技術的研究，但在機器人產業應用方面仍遠遠落后于工業發達國家。國內主要有兩個機器人制造公司，即首鋼莫托曼機器人有限公司和新松機器自動化股份有限公司，圖2為首鋼莫托曼弧焊機器人。

1.弧焊機器人的基本組成

弧焊機器人可以應用在所有電弧焊、切割技術范圍及類似的工藝方法中。常用的有鋼的熔化極火星氣體保護焊（CO2氣體保護焊、MAG焊），鋁及特殊合金熔化極惰性氣體保護焊（MIG），鎢極惰性氣體保護焊（TIG）以及埋弧焊。弧焊機器人的基本構成包括機械手、控制系統，焊接裝置和焊件夾持裝置。夾持裝置上有兩組可以輪番進入機器人工作范圍的旋轉臺。機械手又稱操作機，是弧焊機器人的操作部分，由它直接帶動焊槍實現各種運動和操作。其機構形式主要有機床式、全關節式和平面關節等形式。

控制系統主要實現示教再現、位置及精度控制。位置控制主要是通過直線插補和圓弧插補實現連續軌跡控制，而且在運動軌跡的每一點都必須實現預定的姿態。另外，控制系統還必須能與焊接電源通信，設定焊接參數，對起弧、熄弧、通氣、斷氣及焊絲用盡等狀態進行檢測，對焊縫進行跟蹤，并不斷填充金屬形成焊縫。精度一般可控制在±（0.2～0.5）mm。復雜的機器人系統還有引弧失敗可以重復引弧、斷弧再引弧、解除粘絲、搭接縫搜索、多層焊接、擺動焊接以及焊縫的電弧跟蹤活視覺跟蹤功能。

結語

目前，中國已有500臺左右的焊接機器人分布于各大中城市的汽車、摩托車、工程機械等制造業，其中45%左右為點焊機器人，55%為弧焊機器人，已經建成的機器人焊接柔性生產線五條，機器人焊接工作站300個（主要包括車后橋機器人焊接工作站、工程機械機器人焊接工作站、合金油箱機器人焊接工作站、拖車車架焊接機器人系統、柔性機器人焊接系統、火焰切割機器人工作站等）。

由于我國工業機器人的研究和開發較晚，使得我國整體落后于歐美和日本等國家。面對當今經濟形式，必須通過引進、消化和吸收一些現有的先進技術，盡快縮短與國外的差距。通過應用研究和二次開發，實現技術創新和關鍵設備的產業化，提高我國制造業在國際上的地位。