1、介绍
人们对更高产品质量、更低生产力和生产成本的要求，推到了自动化电弧焊技术的不断发展。
此外，制造系统良好的柔性，对于市场行为的快速响应，以上性能是保持产品的竞争力是必不可少的，也已成为制造业的关键发展目标。因此，机器人焊接成为代替传统的手工操作和机械化焊接的手段理想方案。
20世纪60年代初，焊接机器人首次应在工业生产中，迄今，机器人焊接已经扩展到制造业的各个领域。仅在年到年间，全球就有超过60万个工业机器人投入使用。机器人焊接已被公认为是世界上最受欢迎的工业机器人应用领域。据估计，在使用的机器人中，大约25%被用于焊接作业。就采用机器人焊接而言，汽车制造业是最活跃的工业部门(占全球机器人总供应量的约40％)，其次是电气和电子工业(占全球机器人总供应量的约20％)。除了电阻点焊，用于生产的两种最常见的机器人焊接工艺方法分别是熔化极气体保护焊（MIG和MAG）和钨极惰性气体保护焊（TIG）。
机器人在汽车制造中的应用(photocopyright
ABB)2、弧焊机器电基础
一个基本的弧焊机器人系统由两个子系统组成：焊接设备负责将能量从焊接电源输送到工件，机器人负载提供对热源和工件的相对定位。通常使用六轴工业机器人（包括上臂三轴下臂和手腕处三轴），因为它们使安装在手腕处的焊枪能够实现三维焊接所需的所有位置。传统上，通用的工业机器人，携带电弧焊枪作为末端执行装置。许多机器人制造商最近开发了弧焊专用机器人，它们体积更小，价格更低。资本投资的减少进一步增加了机器人焊接系统的销售量。焊接机器人技术的另一个最新发展是七轴机器人，其特点是在下臂增加一个轴，提供额外的灵活性和节省地板空间（见下图）。下表总结了工业机器人的主要特性。
七轴焊接机器人(photocopyright
Motoman)工艺弧焊机器人的特性
在实际生产中，操作平台经常被实现为自动化系统的一部分。这些装置不仅扩展了焊接机器人的工作范围，而且扩展了其可达性，特别是在焊接复杂和大几何形状时。工作平台通常的与机器人的集成控制，这使得两者能够协调工作。集成控制实现了机器人和公众平台(工件)之间协调运动，从而保持最佳的焊接位置(更高的熔敷率和质量)，并且可能增加焊接速度(更高的生产率)。下图显示了一个六轴工业机器人与冷金属过渡（CMT）电弧焊接系统和双轴工件定位工装的系统集成（TWI剑桥）。
CMT机器人焊接系统（在TWI剑桥）(photocopyright
TWI)3、传感器技术
机器人焊接是焊接技术、机器人技术、传感器技术、控制系统和人工智能的富有挑战性的结合。随着对焊接质量、生产率和柔性要求的不断提高，对机器人焊接过程的精确自适应控制已成为现代系统发展的重要目标。为焊接及其自动化而设计的传感技术是实现这种所需控制水平的基本要素。传感器用于观察和测量工艺参数，作为控制系统的输入源。通过采集和分析来自传感器的输入信息，控制系统根据所定义的焊接过程规范调整机器人焊接过程的输出。
有各种类型的传感器可用于弧焊机器人中。根据其功能，传感器分为两类：工艺和形状。前者测量机器人焊接过程的工艺参数（如电弧电压、电流、送丝速度和焊枪的运动），这些参数决定了焊接过程的稳定性。后者测量焊缝几何形状（如间隙尺寸、焊缝尺寸变化、偏离标称路径和方向变化），并用于焊缝搜索、焊缝跟踪和实时自适应焊接。
表于机器人弧焊的典型传感器
激光传感器在机器人电弧焊中应用(photocopyright
Servo-Robot)4、关键问题
弧焊机器人的好处是显而易见的，但也存在一些不容忽视的问题。机器人技术是解决焊接制造行业技术差距不断扩大的有效途径，但对于普通操作者来说，工业机器人的使用和编程仍然是一项复杂而困难的任务。尽管弧焊机器人的现代传感技术容易获得并且相当可靠，但是在一些应用中，解决它们的适用性（包括使用效果和使用效率）问题仍然是有挑战性的。电弧焊接过程中涉及到的高温、强光、烟尘、大电流、熔化金属、飞溅等因素都会对传感器产生干扰。开发能够充分利用传感器获得的信息并有效地将其转化为制造控制系统需要的数据仍然是一项艰巨的任务。
5、总结
弧焊机器人是当今制造业的重要组成部分。弧焊机器人的主要优点是在较短的周期内生产高质量的焊缝，具有制造灵活性是其另一个主要优点。通过在不同制造行业的广泛地应用，机器人焊接已经发展成为一种成熟的生产方式。强烈的工业需求继续推动着弧焊机器人及相关技术的快速发展，以克服技术困难，扩展其能力。
