产业机器人是一种临盆设施，也许单机气象应用，也可做为临盆系统中一个构成部份应用。跟着产业临盆对主动化和智能化的不停需求，产业机器人越来越宽泛地在临盆中应用并获得不停地进展。本文讲解了产业机器人的界说、硬件、软件系统及其在中厚板加工和焊接中的实践运用，展现了产业机器人在实践临盆中所表现的效用和上风以及对其柔性化和智能化的需求。

1.总结

产业机器人是面向产业周围的多关节机器手或多解放度的机器安设，它能主动施行做事，是靠本身动力和掌握技能来完结种种性能的一种机器。产业机器人技巧触及机构学、掌握理论和技巧、计较机、传感技巧、人为智能、仿生学等诸多周围，是一门多学科的归纳性高新技巧，当代探索万分活泼、运用日趋宽泛，同机缘器人的运用情景也标识着一个国度建造业及其产业主动化的程度。

2.产业机器人构成

机器人寻常做事的根基由硬件系统和软件系统构成，此中硬件系统包含机器系统、传感系统、启动系统及计较机与掌握系统；软件系统则是全数掌握程序的统称。产业机器人的根基构造如图1所示。

（1）手部

又称抓取机构或夹持器或末端效应器，用以直接抓取工件或用具。在手部可安置某些专用功具，如焊枪、喷枪、电钻、电动螺钉（母）拧紧器，这些可视为专用的非常手部。产业机器人所用手部有机器式、真空、磁力及粘附式手爪。

（2）腕部

衔接办部与臂部的部件，用以支持和调换结尾施行器（手部）的姿势，肯定物件的姿势（方位）。

（3）臂部

支持腕部的部件，由操纵机的动力关节和连杆件等构成，用以承袭工件和用具的负荷，改观它们的空间场所并将它们送至预约的场所。

（4）机身

又称为立柱，是支持臂的部件，用以张大臂部的行为界限。

（5）机座及行走机构

支持一切产业机器人的根基件，用以肯定或改观整台机器人的场所。

（6）启动系统

产业机器人的动力源，又称为挪移器，由启动器、加速器及探测元件等构成。

（7）掌握系统

掌握产业机器人按预约请求举行行为的场所，也是由人操纵启动、停机及示教机器人的一种安设，此中央是计较机掌握系统。

机器人的精度与施行做事的速率由硬件系统决意，而机器人施行何种操纵、操纵掌握的便利性则由机器人的软件系统决意，软件系统可分为系统软件和运用软件（见图2）。

系统软件是由机器人建造厂商供给，相当于机器人的操纵系统，它供给了种种掌握机器人行为的办法和指令系统。运用软件是由用户编制的，它是机器人实现详细职责的程序。机器人系统软件的要紧性能有：供给人—机器人对话的办法、供给掌握机器人的指令系统与编程处境、监控和治理机器人实现职责的经过和时刻监控各关节的行为。

按系统软件性能的不同，机器人系统软件可用分级的办法总结，如图3所示。机器人具备的不同软件级别，是差别机器人先进性的要紧标识。机器人的编程谈话是机器人系统软件的要紧构成部份，其进展与机器人技巧的进展是同步的，与系统软件的分级构造相对应。

3.产业机器人在厚板加工中的运用

产业机器人可知足此刻产业成本与时光高效性的需求，以及对材料加工的柔性需求，以其高效性、低成本、柔性好等上风，可做为更换保守机器加工单位的主动化加工做战。

与数控加工中央、FMC等其余加工做战比拟，产业机器人运用于机器加工周围具备成本低、主动化程度高、柔性好及安置空间小等长处，可适应多种类、小数量、现场加工的当代临盆请求，可知足种种繁杂工件的加工请求。

在中厚板的实践加工临盆中，应用功业机器人要紧为了升高工件的加工难度，升高工件的加功效率和精度等。

详细表此刻下列三个方面：

（1）对一些非直线形坡口的加工，升高工件的加功效率和精度

在实践的临盆中，为了使中厚板在焊接中也许更好地熔合，需求对其举行坡口加工。关于一些直线形坡口可应用导轨切割机和铣边机举行加工，而关于一些非直线形坡口，为了升高其加功效率和精度，需求应用坡口加工机器人对其举行加工。譬喻，开采机斗杆和动臂的“大头板”，产物形态不规定，坡口较多况且巨细不一，因而在对其坡口加工的经过中必需借助坡口切割机器人柔性化和无尽反转的性能对其举行坡口的加工，以升高产物加工的效率和精度（见图4）。

（2）对一些双面或多边坡口的工件举行加工，以升高临盆效率

在临盆中有些中厚板材件需求双面或多边加工坡口，这些需求双面或多边加工坡口的工件也分为非直线形和直线形坡口。

非直线形坡口工件在协议加工工艺时直接采用机器人举行加工；关于直线形双面或多边坡口工件协议加工工艺时也许筛选铣边机、导轨切割机和切割机器人举行加工。关于双面或多边直线形坡口的加工，应用铣边机加工的经过中，需求对工件举行屡屡翻转或装夹；应用导轨切割机举行加工的经过中也需求对工件可能导轨切割机举行屡屡调换，做事效率较低。

应用坡口切割机器人对其举行加工的经过中，由于机器人也许多角度举行调换，具备高度的柔性化，是以不需求对工件举行翻转或从新装夹，只要要一次装夹就也许实现多个坡口的加工，大大升高了工人的做事强度，升高了临盆效率。

图5为开采机马达头侧板，坡口为双面直线坡口。由于工件较厚，若应用铣边机举行加工坡口，单侧坡口需求两次进给，况且在经过中需求一次工件的翻转，加功效率较低，因而为了升高工件的临盆效率并保证工件的加工精度，编制坡口加工工艺时筛选坡口切割机器人举行加工。开采机斗杆加紧板的各个边上都有坡口散布，应用坡口加工机器人举行工件坡口的加工，不单也许省去工件屡屡装夹的襄理时光，大大升高做事强度，升高临盆效率，节俭工件的临盆成本，况且应用机器人加工基准统一，升高了工件坡口加工的精度。

（3）对一些钣金件成形以后举行切割余料加工，以升高产物切割余料的精度

中厚板板材件在折弯加工中由于工艺尺寸的请求，有些工件的折弯线到料边间隔较小需求增进余料，在折弯实现后去除；有些工件距折弯线较近的地点有长孔或圆孔，为了避让折弯经过中孔的变形，需求增进余料；有些工件边际形态不规定，需求增进余料折弯实现后割除。

这些工件在折弯后需求割除余料部，通常情景下形态不规定，而行使坡口加工机器人的柔性化、多解放度的上风，对比轻易加工，成就较好。两种需折弯后切割余料的工件如图6所示。其它，有些时光也许应用切割机器人举行管子相贯线轨迹的切割下料等。

4.产业机器人在厚板焊接临盆中的运用

产业机器人在中厚板焊接临盆中要紧运用于船舶建造、工程机器、煤炭机器、核产业、钢构造及压力容器建造等行业。造船焊接技巧是当代船舶建造的关键工艺技巧，在船体建筑中，焊接工时占船体建筑总工时的30%~40%，焊接成本占船体建筑总成本的30%~50%。

船舶焊接原料是评估船舶原料的要紧目标，焊接效直率接影响到造船周期和船舶建构成本。因而焊接主动化将是船舶财产前进和晋级的关键，也是造船行业的一大趋向，跟着焊接技巧的进展这类趋向还将越来越显然。

在工程机器行业，焊接机器人曾经较宽泛的运用于种种工程机器工件的建造。譬喻开采机的动臂、斗杆、挖斗、X架、主平台及履带梁等各个部件，承载机的先后车架、动臂等关键部件，推土机后桥箱、台车方盒，汽车起重机车架、转台、支腿以及履带起重机、泵车、平川机及摊铺机等做战关键部件的焊接都有了特意的焊接机器人-变位机集成系统。

这些特意的机器人焊接系统运转安稳牢固，本质及掌握系统经过电弧跟踪性能、来往传感性能、焊接特意户据库等智能化性能，对中厚板焊接周围存在的工件尺寸、焊足尺寸较大，焊接坡口加工、工件组对精度较差等题目举行知道决，焊缝成构成就和焊接安稳性均较好。图7和图8别离为机器人焊接开采机履带梁的柔性系统及焊接成就。

5.厚板焊接加工机器人智能化进展的趋向

焊接机器人在获得越来越宽泛运用的同时，也正向更高程度的主动化与智能化方位进展。比年来不停显现具备代表性的机器人焊接新技巧，这些技巧从临盆效率、精度请求、操纵性、适应性等方面显示了焊接机器人技巧的将来进展趋向，从研发完竣慢慢走向推行运用。

（1）机器人示教涌现与离线编程技巧

现阶段在产业临盆中洪量运用的焊接机器人多为基于示教涌现或离线编程的做事方法完结焊接功课，在襄理以必要传感技巧的情景下也许知足主动化临盆的根基需求，但其智能化程度依然有较大的进展空间，包含下列几个方面：易完结的示教、焊接途独自决筹办、主动生成焊接职责工艺参数、直觉易用的人机交互系统计较、借助虚构实际等技巧完结焊接做事站的离线编程等。

（2）焊接经过传感与适应性掌握技巧

集成了一种或多种传感器的焊接机器人可完结对处境的感知、讯息索取及处理，经过视觉、触觉等感知的反应构成必要的闭环掌握，对外部处境的变动具备必要的适应力，如焊接肇端场所主动寻位、焊缝主动跟踪等。更高智能程度的机器人需求能遵循所猎取的讯息举行判定、合并、决议。关于繁杂处境具备更高的适应性，以实现更繁杂的职责，这是焊接智能化的将来进展方位。

（3）用于焊接做事站/临盆线的多机器人联合技巧

以焊接做事站或临盆线的气象，采纳多机器人联合技巧完结多项焊接功课或焊接功课与定位、安置、探测等其余工序的同时举行，可极地面升高临盆效率并能保证原料，进一步缩小人为参与，临盆空间更紧凑。同时，协同掌握参加功课的多台机器人或行为轴，可从工序上避让其产生行为过问或彼此碰撞的题目，升高临盆的平安性，减小临盆线产生阻碍的几率。

（4）合用于高能束焊接、搅拌冲突焊接等工艺办法的机器人技巧

激光、电子束这类高能束焊接在行为轨迹高精度掌握、襄理做战集成等方面临焊接机器人提议了非常请求。

（5）用于极限处境的焊接机器人遥控技巧

在核处境、天外、深海等非常工况下，需求采纳遥控机器人代替人实现焊接职责，极限处境在辐射、气压、水压、重力、温度等方面的非常性，请求焊接机器人在机器构造、电气计较、传感方法、掌握技巧、工艺办法等方面均具备应对举措。

文章原因：《金属加工（热加工）》年第1期，12-15页。做家：李贺德、王彩凤、丁志远、雷宁宁，山推工程机器股分有限公司。

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