焊接機(jī)器人，從汽車制造到多個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域

閃爍又耀眼，是焊接工人手中開出的火花。即使在夏日，也要穿著厚厚的工作服，抵抗酷熱的環(huán)境。工作強(qiáng)度大并且安全性有待保障。這是很多焊接工人的工作現(xiàn)狀。而機(jī)器人的發(fā)展，尤其是焊接機(jī)器人可以改善這一現(xiàn)狀。

背景

1920年，捷克作家Karel Capek，在其Rossums Universial Robots劇本中第一次提到“Robot”一詞，是將捷克語中“Robota"(農(nóng)奴)寫成“Robot”得到的。

1967年日本科學(xué)家森政弘與合田周平提出：“機(jī)器人是一種具有移動(dòng)性、個(gè)體性、智能性、通用性、半機(jī)械半人性、自動(dòng)性、奴隸性等7個(gè)特征的柔性機(jī)器。

“機(jī)器人”有著深厚的歷史淵源，同時(shí)寄托著人們希冀其幫助完成一些工作的愿望。

圖 機(jī)器人發(fā)展歷程

圖片來源：前瞻產(chǎn)業(yè)研究院

現(xiàn)如今，人工成本逐漸升高，人工作業(yè)所帶來的成本、環(huán)境、工作強(qiáng)度和專業(yè)要求又具有多重限制。同時(shí)，工業(yè)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)需求日益迫切，智能工廠、智能生產(chǎn)正在重塑產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造方式。

不論是科技部“智能機(jī)器人”重點(diǎn)專項(xiàng)，2017年項(xiàng)目申報(bào)指南，圍繞智能機(jī)器人基礎(chǔ)前沿技術(shù)、新一代機(jī)器人、關(guān)鍵共性技術(shù)、工業(yè)機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人、特種機(jī)器人等六個(gè)方向部署實(shí)施的政策，還是“十二五”取得的成果，以及“十三五”將啟動(dòng)的重大科技項(xiàng)目與重大工程，機(jī)器人與人工智能都是不可忽略的字眼。

工業(yè)機(jī)器人分類

機(jī)器人是個(gè)大家族，按不同分類方法，可分為多種。按照用途來說，其分類如下圖。

工業(yè)機(jī)器人是指面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或多自由度機(jī)器人。焊接機(jī)器人是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人，多用于汽車制造等規(guī)?；圃祛I(lǐng)域。根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）工業(yè)機(jī)器人屬于標(biāo)準(zhǔn)焊接機(jī)器人的定義，工業(yè)機(jī)器人是一種多用途的、可重復(fù)編程的自動(dòng)控制操作機(jī)（Manipulator），具有三個(gè)或更多可編程的軸，用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。

焊接是工業(yè)生產(chǎn)中非常重要的環(huán)節(jié)，它被譽(yù)為“工業(yè)裁縫”。而焊接煙塵、弧光、金屬飛濺造成焊接工作環(huán)境惡劣，焊接質(zhì)量的好壞對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量起決定性的影響。

產(chǎn)能低、招工難、利潤低成為焊接領(lǐng)域發(fā)展的“痛點(diǎn)”，而將傳統(tǒng)的焊接與機(jī)器人結(jié)合起來，能夠解決這些“痛點(diǎn)”。焊接機(jī)器人分為點(diǎn)焊機(jī)器人、弧焊機(jī)器人與激光焊機(jī)器人。

焊接機(jī)器人長哪樣

機(jī)器人：機(jī)器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成；

焊接設(shè)備：以弧焊和點(diǎn)焊為例，由焊接電源（包括其控制系統(tǒng)）、送絲機(jī)（弧焊）、焊槍（鉗）等部分組成。而智能機(jī)器人則還有傳感系統(tǒng)，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。

世界各國生產(chǎn)的焊接用機(jī)器人基本上都屬關(guān)節(jié)機(jī)器人，絕大部分有6個(gè)軸。焊接機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)由手臂和手腕組合，其中，手臂部分的3個(gè)軸可將末端工具送到不同的空間位置，是定位結(jié)構(gòu)，而手腕部分的3個(gè)軸解決工具姿態(tài)的不同要求，為定向結(jié)構(gòu)。 高穩(wěn)定性、高焊接質(zhì)量、高效率、高智能性、以及低勞動(dòng)強(qiáng)度和低技能要求，展現(xiàn)出焊接機(jī)器人廣大的應(yīng)用價(jià)值和潛力前景。

看我靈活的臂彎

產(chǎn)品圖：新松官網(wǎng)SR6C

在焊接機(jī)器人中，其核心技術(shù)是傳動(dòng)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，傳動(dòng)系統(tǒng)的關(guān)節(jié)（RV減速器）和伺服電機(jī)占據(jù)大半部分成本，國內(nèi)主要從日本等進(jìn)口。

焊接機(jī)器人發(fā)展歷史

中國發(fā)展焊接機(jī)器人的時(shí)間晚于美國和日本，美國是最早出現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人的國家。

1954年，“工業(yè)機(jī)器人”和“示教再現(xiàn)”的概念首次被提出，出現(xiàn)在美國的G．C戴沃爾發(fā)表的“通用重復(fù)型機(jī)器人”專利論文中；

1959年，美國Unimation公司推出第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，將概念變?yōu)閷?shí)體；

1967年，日本從美國引進(jìn)Unimate和Versatran等類型的工業(yè)機(jī)器人。在國家鼓勵(lì)和中小企業(yè)應(yīng)用中，率先實(shí)現(xiàn)在汽車制造業(yè)的噴涂、焊接、裝配中的應(yīng)用，同時(shí)擴(kuò)展到其他產(chǎn)業(yè)。

十年之后，日本已形成了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)，其工業(yè)機(jī)器人的安裝數(shù)量約占全世界的60％。

中國焊接工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，經(jīng)歷了從萌芽到發(fā)展到實(shí)用的幾個(gè)階段。

20世紀(jì)70年代初，由大學(xué)與科研院所開始了自發(fā)性研究。1986年發(fā)展機(jī)器人被列入國家“863”高科技計(jì)劃，此后，又相繼被列入“八五”“九五”中。近年來，隨著制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，智能制造的提出，發(fā)展工業(yè)機(jī)器人更是多次被寫入國家及地區(qū)政策文件。

而放眼應(yīng)用，焊接機(jī)器人也在汽車領(lǐng)域走出了第一步。

1984年，一汽公司引進(jìn)德國KUKA焊接機(jī)器人，并應(yīng)用到“紅旗牌”車身焊接和“解放牌”車頭頂蓋焊接。

1988年，開發(fā)出整個(gè)車身機(jī)器人焊裝自動(dòng)生產(chǎn)線。

隨著上海大眾和一汽大眾的合資汽車廠的誕生，經(jīng)過引進(jìn)、消化、再開發(fā)，認(rèn)識(shí)國內(nèi)與國外的差距，在系統(tǒng)集成和應(yīng)用領(lǐng)域上得到了提高和拓展。

經(jīng)歷20多年的發(fā)展，焊接機(jī)器人已經(jīng)從在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用發(fā)展到在工程機(jī)械、鋼結(jié)構(gòu)、核電風(fēng)電、航空航天、船舶海工、軌道交通、國防軍工、家用電器、民用五金等多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用。

據(jù)工信部數(shù)據(jù)顯示，在剛剛過去的2018年1－10月，我國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)量為118452臺(tái)（套），同比增長8.7%，10月當(dāng)月產(chǎn)量為9590臺(tái)（套），比上年同月下降3.3%。

了解了機(jī)器人分類及焊接機(jī)器人發(fā)展概況后，下一篇，我們將為大家介紹工業(yè)機(jī)器人的市場(chǎng)情況。