机器人及自动化焊接技术
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➢早期的焊接自动化程度低，基本是手工操作，产品质量不稳定，甚至出现某 个产品只能由某个人或某几个人完成的情况，出现了“王麻子菜刀”、“张 小泉剪刀”、“张氏陀螺”。
➢手工操作受操作人员情绪等个人状态的影响，产品质量不稳定。所以现代企 业要尽量摆脱这种对专门人员的依赖，采用自动化的机器设备来保证产品质 量及效率。
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二、机器人基本知识、基本原理
1954年，美国人乔治＊德沃尔设计了第一台可编程的工业机器人， 到2005 年全世界在役工业机器人约92万台，预计到2009年将增加到约110万台。
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二、机器人基本知识、基本原理
主要机器人厂家
➢日本：Motoman、OTC、Panasonic、FANUC等 ➢美国：Adept等 ➢欧洲：奥地利IGM、德国CLOOS、KUKA、瑞典ABB ➢韩国：HYUNDAI
FANUC
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二、机器人基本知识、基本原理
机器人分类：
➢按照技术水平划分： • 第一代：示教再现型，具有记忆能力。 • 第二代：初步智能机器人，对外界有反馈能力。 • 第三代：智能机器人，具有高度的适应性，有自行学习、推理、决策 等功能。
➢按照应用领域划分： • 工业机器人，面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。 • 特种机器人，用于非制造业的各种机器人，服务机器人、水下机器人 、农业机器人、军用机器人等
。 ➢ 1907年：瑞典人O Kjellberg 发明了药皮焊条，焊接过程稳定，焊缝质量
得到提高，但效率低。
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一、焊接自动化发展历程
➢1941年：美国人Meredith 发明了钨极惰性气体保护焊（TIG），在焊接有 色金属方面质量提高了很多，仍然是低效率。
➢1941年：前苏联Paton电焊研究所发明了埋弧自动焊，是一种质量稳定、 效率高的方法，当时为二战焊接了大批的坦克及装甲车。
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一、焊接自动化发展历程
➢1950年：美国人Muller等人发明了熔化极气体保护焊 ➢1960年：美国的Airco 提出熔化极脉冲气体保护焊，焊接效率及焊接质量
均得到了提高。
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一、焊接自动化发展历程
➢20世纪70年代：工业机器人技术被应用到焊接领域，焊接自动化程度发生 了质的飞跃，焊接质量及效率得到进一步提高。
小批量，要求生产线具有更大的柔性。所以焊接机器人在生产中的应用越来 越广泛，机器人焊接已成为焊接自动化的发展趋势。
机器人是什么样的装置呢？
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二、机器人基本知识、基本原理
➢“Robot”的来源 1920年，捷克作家Karel Capek的科幻剧《
Rossum‘s Universal Robots》（罗萨姆的万能机 器人），剧中描写了一批能从事各项劳动、听命 于人的机器，取名为“Robota”（捷克语），含 义为：forced worker （奴隶）。
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一、焊接自动化发展历程
根据对产品的适应能力，焊接自动化系统可以分为： ➢ “刚性”自动化系统，也称专机，主要针对大批量定型产品，特点为成 本低、效率高，但适应的产品单一。一旦产品换型，生产线就要更换。 ➢ “柔性”自动化系统，主要指通过编程可改变操作的机器，产品换型时 ，只需通过改变相应程序，便可适应新产品。机器人属于典型的具有柔 性的设备。 随着市场经济的快速发展，企业的产品从单一品种大批量生产变为多品种
英语：Robot 德语：Robot 日语：ロボツト 俄语：робот 汉字：机器人
Karel Capek （1890－1938）
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二、机器人基本知识、基本原理
机器人的定义：国际上对机器人的定义很多 ➢ The Webster dictionary (Webster, 1993) : “An automatic device that performs functions normally ascribed to humans or a machine in the form of a human.” 一个自动化设备，它 能执行通常由人执行的任务；或一个人型的机器 ➢ 美国机器人学会（The Robot Institute of America，1979) : “A reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move materials, parts, tools, or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks.” 一 个可再编程的多功能操作器，用来移动材料、零部件、工具等；或 一个通过编程用于完成各种任务的专用设备。 ➢ ISO，1987： 工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作 业的可编程操作机。
➢位姿（Pose），指工具的位置和姿态。 ➢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 ➢额定负载（Payload），也称为持重
•弧焊机器人：5～20kg •点焊机器人：50～200kg
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二、机器人基本知识、基本原理
工业机器人常用术语：
机器人焊接技术
高洪明
现代焊接生产技术国家重点实验室 （哈尔滨工业大学） 二〇〇八年九月
内容
一、焊接自动化发展历程 二、机器人基本知识、基本原理 三、机器人焊接系统的组成及特点
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
一、焊接自动化发展历程
焊接是制造业中非常重要的工艺技术之一，与其他工艺一样，焊接工艺追求 的的目标：质量、 效率。体现在其发展历程中。 ➢ 1889-1890年：美国人C L Coffin首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接
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二、机器人基本知识、基本原理
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二、机器人基本知识、基本原理
工业机器人常用术语：
➢自由度（degree of freedom， DOF ）,物体能够对坐标系进行独立运 动的数目称为自由度，对于自由刚体，具有6个自由度。通常作为机器人 的技术指标，反映机器人灵活性，对于焊接机器人一般具有5－6个自由 度
➢工作空间（Working Space），机器人工作时，其腕轴交点能在空间活 动的范围。
➢手工操作受操作人员情绪等个人状态的影响，产品质量不稳定。所以现代企 业要尽量摆脱这种对专门人员的依赖，采用自动化的机器设备来保证产品质 量及效率。
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二、机器人基本知识、基本原理
1954年，美国人乔治＊德沃尔设计了第一台可编程的工业机器人， 到2005 年全世界在役工业机器人约92万台，预计到2009年将增加到约110万台。
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二、机器人基本知识、基本原理
主要机器人厂家
➢日本：Motoman、OTC、Panasonic、FANUC等 ➢美国：Adept等 ➢欧洲：奥地利IGM、德国CLOOS、KUKA、瑞典ABB ➢韩国：HYUNDAI
FANUC
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二、机器人基本知识、基本原理
机器人分类：
➢按照技术水平划分： • 第一代：示教再现型，具有记忆能力。 • 第二代：初步智能机器人，对外界有反馈能力。 • 第三代：智能机器人，具有高度的适应性，有自行学习、推理、决策 等功能。
➢按照应用领域划分： • 工业机器人，面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。 • 特种机器人，用于非制造业的各种机器人，服务机器人、水下机器人 、农业机器人、军用机器人等
。 ➢ 1907年：瑞典人O Kjellberg 发明了药皮焊条，焊接过程稳定，焊缝质量
得到提高，但效率低。
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一、焊接自动化发展历程
➢1941年：美国人Meredith 发明了钨极惰性气体保护焊（TIG），在焊接有 色金属方面质量提高了很多，仍然是低效率。
➢1941年：前苏联Paton电焊研究所发明了埋弧自动焊，是一种质量稳定、 效率高的方法，当时为二战焊接了大批的坦克及装甲车。
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一、焊接自动化发展历程
➢1950年：美国人Muller等人发明了熔化极气体保护焊 ➢1960年：美国的Airco 提出熔化极脉冲气体保护焊，焊接效率及焊接质量
均得到了提高。
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一、焊接自动化发展历程
➢20世纪70年代：工业机器人技术被应用到焊接领域，焊接自动化程度发生 了质的飞跃，焊接质量及效率得到进一步提高。
小批量，要求生产线具有更大的柔性。所以焊接机器人在生产中的应用越来 越广泛，机器人焊接已成为焊接自动化的发展趋势。
机器人是什么样的装置呢？
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二、机器人基本知识、基本原理
➢“Robot”的来源 1920年，捷克作家Karel Capek的科幻剧《
Rossum‘s Universal Robots》（罗萨姆的万能机 器人），剧中描写了一批能从事各项劳动、听命 于人的机器，取名为“Robota”（捷克语），含 义为：forced worker （奴隶）。
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一、焊接自动化发展历程
根据对产品的适应能力，焊接自动化系统可以分为： ➢ “刚性”自动化系统，也称专机，主要针对大批量定型产品，特点为成 本低、效率高，但适应的产品单一。一旦产品换型，生产线就要更换。 ➢ “柔性”自动化系统，主要指通过编程可改变操作的机器，产品换型时 ，只需通过改变相应程序，便可适应新产品。机器人属于典型的具有柔 性的设备。 随着市场经济的快速发展，企业的产品从单一品种大批量生产变为多品种
英语：Robot 德语：Robot 日语：ロボツト 俄语：робот 汉字：机器人
Karel Capek （1890－1938）
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二、机器人基本知识、基本原理
机器人的定义：国际上对机器人的定义很多 ➢ The Webster dictionary (Webster, 1993) : “An automatic device that performs functions normally ascribed to humans or a machine in the form of a human.” 一个自动化设备，它 能执行通常由人执行的任务；或一个人型的机器 ➢ 美国机器人学会（The Robot Institute of America，1979) : “A reprogrammable, multifunctional manipulator designed to move materials, parts, tools, or specialized devices through various programmed motions for the performance of a variety of tasks.” 一 个可再编程的多功能操作器，用来移动材料、零部件、工具等；或 一个通过编程用于完成各种任务的专用设备。 ➢ ISO，1987： 工业机器人是一种具有自动控制的操作和移动功能，能完成各种作 业的可编程操作机。
➢位姿（Pose），指工具的位置和姿态。 ➢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 ➢额定负载（Payload），也称为持重
•弧焊机器人：5～20kg •点焊机器人：50～200kg
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二、机器人基本知识、基本原理
工业机器人常用术语：
机器人焊接技术
高洪明
现代焊接生产技术国家重点实验室 （哈尔滨工业大学） 二〇〇八年九月
内容
一、焊接自动化发展历程 二、机器人基本知识、基本原理 三、机器人焊接系统的组成及特点
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ຫໍສະໝຸດ Baidu
一、焊接自动化发展历程
焊接是制造业中非常重要的工艺技术之一，与其他工艺一样，焊接工艺追求 的的目标：质量、 效率。体现在其发展历程中。 ➢ 1889-1890年：美国人C L Coffin首次使用光焊丝作电极进行了电弧焊接
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二、机器人基本知识、基本原理
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二、机器人基本知识、基本原理
工业机器人常用术语：
➢自由度（degree of freedom， DOF ）,物体能够对坐标系进行独立运 动的数目称为自由度，对于自由刚体，具有6个自由度。通常作为机器人 的技术指标，反映机器人灵活性，对于焊接机器人一般具有5－6个自由 度
➢工作空间（Working Space），机器人工作时，其腕轴交点能在空间活 动的范围。