1920年，捷克作家凱比克在科幻劇本中首次提出ROBOT。1950年，美國作家阿西莫夫提出機器人學（Robotics）。1954年，美國的G.C.Devol發(fā)表了“通用機器人”專利。1959年，美國喬治?德沃爾和約瑟?英格伯格推出世界上第一臺工業(yè)機器人UNIMATE。1960年，美國AMF公司生產(chǎn)了圓柱坐標型工業(yè)機器人。1974年，開發(fā)成功多關(guān)節(jié)機器人。1979年，研制成功多關(guān)節(jié)、全電動驅(qū)動、多CPU二級控制，采用VAL專用語言，可配視覺、觸覺、力覺傳感器的工業(yè)機器人。自1959年工業(yè)機器人產(chǎn)品問世以來，工業(yè)機器人進入生產(chǎn)應(yīng)用已經(jīng)60年。伴隨著控制技術(shù)、電機技術(shù)、傳感器技術(shù)、微電子與計算機技術(shù)和精密機械的迅速發(fā)展，工業(yè)機器人應(yīng)用和技術(shù)取得飛躍性進步。在自動化與智能化生產(chǎn)中顯示了極強的生命力，并逐步成為汽車制造、金屬加工、電子電氣等多種制造領(lǐng)域中占據(jù)決定性地位的關(guān)鍵力量。
1.我國機器人工業(yè)發(fā)展歷程與現(xiàn)狀
?。?）發(fā)展歷程 我國機器人起步于20世紀70年代，“七五”期間實施了“863”計劃。哈工大、沈陽自動化研究所、上海交大等單位開始研究各種機器人。1985年，華宇-I型弧焊機器人研制成功；1987年獲航天部科技進步一等獎。同時，上海交大也研制出弧焊機器人。1987年，HRGD-I型點焊機器人研制成功；1989年獲航天部科技進步二等獎。
此后，哈爾濱工業(yè)大學和沈陽自動化研究所自1995年開始設(shè)計、制造HT-100A點焊機器人，1996年7月15日完成；1998年2月第一臺上線，應(yīng)用于解放牌卡車的后風窗點焊；1998年5月第二臺上線，應(yīng)用于紅旗轎車焊接線。根據(jù)HT-100的設(shè)計經(jīng)驗，新松公司開發(fā)研制的6臺RD120-A型點焊機器人及新松公司II型電阻焊控制器，實現(xiàn)了一汽轎車的小紅旗、世紀星兩種車型的車身組焊線中車身前后風窗和左右車門的點焊生產(chǎn)。
?。?）焊接機器人的社會需求分析 焊接產(chǎn)品的質(zhì)量要求提升和產(chǎn)品升級速度加快，傳統(tǒng)手工焊接作業(yè)方式已經(jīng)難以滿足焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化需求。焊接制造業(yè)用工難、用工貴和提高產(chǎn)品質(zhì)量的現(xiàn)實需求使得“機器換人”成為焊接制造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必然發(fā)展思路。隨著機器人制造技術(shù)的成熟，購置與維護成本相對降低，焊接機器人應(yīng)用已從知識密集型企業(yè)、產(chǎn)品附加值較高的領(lǐng)域以及對產(chǎn)品質(zhì)量要求高的行業(yè)逐漸延伸到勞動密集型的低附加值產(chǎn)業(yè)。機器人在焊接制造中的應(yīng)用呈現(xiàn)高速增長態(tài)勢，中國機器人焊接市場需求旺盛，競爭將更加激烈。
①據(jù)國際機器人聯(lián)合會的數(shù)據(jù)，2014年工業(yè)機器人銷量約為22.5萬臺。其中，亞洲銷量接近2/3.中國市場的銷量為5.6萬臺，全球工業(yè)機器人年銷售額約為95億美元。我國已在2014年連續(xù)第二次榮膺全球最大產(chǎn)業(yè)機器人市場的頭銜。下圖根據(jù)世界機器人聯(lián)合會對中國市場的需求走勢繪制。
?、跈C器人焊接在中國有巨大發(fā)展空間。相對1萬名企業(yè)工人，中國所擁有的機器人數(shù)量約為30臺，而韓國為437臺，美國是152臺，全球平均水平為62臺。中國希望這一數(shù)字到2020年增加至100臺。
2.“十二五”期間國內(nèi)外焊接機器人技術(shù)的發(fā)展
回顧歷史展望未來，機器人的發(fā)展概況可歸納為三個階段。第一階段是“示教-再現(xiàn)”型機器人（機器人本體、運動控制器和示教器）：自20世紀50年代末至90年代，世界上應(yīng)用工業(yè)機器人絕大多數(shù)都屬于此類型機器人。其不具備外界信息反饋能力，只能根據(jù)事先編好的程序公正，難以適應(yīng)環(huán)境變化，應(yīng)用受到限制；第二階段是基于一定傳感信息的離線編程機器人：其對外界環(huán)境有一定感知能力，具備如聽覺、視覺、觸覺等功能，工作時借助傳感器獲得信息，靈活調(diào)整工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作；未來一代工業(yè)機器人將是自適應(yīng)性的智能化機器人：由于智能化機器人不僅有感知能力，還有獨立判斷和行動能力，能夠通過記憶、推理和決策完成復雜動作，還能與外部對象、環(huán)境和人相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)地工作。
?。?）過去5年國外機器人焊接技術(shù)的發(fā)展 ①品牌影響力與技術(shù)發(fā)展。多年來，在全球范圍內(nèi)工業(yè)機器人裝機量穩(wěn)定在120萬臺以上。據(jù)國際機器人聯(lián)合會統(tǒng)計，2013年外資企業(yè)在華銷售工業(yè)機器人總量超過2.7萬臺，較上年增長20%。中國成為全球第一大機器人市場，國外機器人品牌已經(jīng)占據(jù)了國內(nèi)90%的市場。主要有日系的FANUC、YASKAWA、Panasonic、OTC、Kawasaki，歐系的ABB、COMAU、KUKA、IGM、CLOOS等。縱觀國外知名機器人制造企業(yè)最新研發(fā)生產(chǎn)的焊接機器人系統(tǒng)，焊接電源數(shù)字化程度高，開放接口與外設(shè)連接靈活，無需專門知識，整個焊接系統(tǒng)高度集成化。機器人焊接工作站研發(fā)能力突出，可用于特殊行業(yè)。此外，與機器人配套的基于視覺感知焊縫位置信息、坡口信息和焊縫表面質(zhì)量信息的技術(shù)體系及產(chǎn)品已經(jīng)成熟，并能實現(xiàn)與機器人系統(tǒng)的無縫集成，幾大提高機器人的技術(shù)水平，有效拓展機器人的應(yīng)用領(lǐng)域。同時，除常規(guī)氣體保護焊和點焊機器人外，國外廠商非常注重采用激光、激光-電弧復合、雙絲及多絲焊、
攪拌摩擦焊等先進焊接工藝與機器人實現(xiàn)整合與集成，使機器人成為先進焊接工藝應(yīng)用的載體，同時提高焊接機器人自身的技術(shù)水平。
?、诤附訖C器人工作能力。它們在負載能力、重復定位精度、作業(yè)范圍、工作穩(wěn)定性等指標上不斷刷新數(shù)據(jù)記錄。例如（并非極限指標），重載機器人KR 1000 1300 titan PA自重4690kg條件下達到1300kg有效載荷，作用半徑最大可達3202mm，并保證±0.1mm重復定位精度；用于電阻點焊的KR 1000 tiantan F型機器人自重僅有4700kg條件下已達到1000kg的有效載荷，作用半徑最大可達3202mm，并保證±0.1mm重復定位精度；用于弧焊的MA3100機器人在保證±0.15mm重復定位精度的情況下能達到3121mm的超長作用半徑，MH5S機器人在706mm的作業(yè)范圍下達到±0.02mm重復定位精度；用于激光-電子束復合精密焊接的Staubli TX90L型機器人在實現(xiàn)不規(guī)則三維焊縫時能達到±0.035mm重復定位精度，并保證1200mm的作業(yè)范圍。
③焊接工作站/生產(chǎn)線的多機器人協(xié)作技術(shù)。以焊接工作站或生產(chǎn)線的形式，采用多機器人協(xié)作技術(shù)實現(xiàn)多焊接作業(yè)或焊接作業(yè)與定位、安裝、檢測等其他工序同時進行，可幾大提高生產(chǎn)效率，并保證質(zhì)量，減少人工介入，生產(chǎn)空間緊湊；同時，協(xié)同控制參與作業(yè)的多臺機器人或運動軸，可從工序上避免其發(fā)生運動干涉或互相碰撞，提高生產(chǎn)安全性，減小生產(chǎn)線發(fā)生故障的概率。
ABB推出的IRC5控制器，通過MultiMove功能，可用1臺同時控制4臺機器人，總計36軸。Kawasaki采用NX100控制器同樣可達到控制4臺機器人36軸（包括機器人與外部軸）。FNAUC將網(wǎng)絡(luò)技術(shù)引入制造平臺，實現(xiàn)對生產(chǎn)線多臺機器人同步管理。
?。?）我國機器人工業(yè)技術(shù)發(fā)展 ①焊接機器人本體技術(shù)的發(fā)展。我國在機器人制造中缺乏自主知識產(chǎn)權(quán)，系統(tǒng)集成度較低，更多的是吸收整合國外焊接機器人資源進行在開發(fā)，高端市場仍被國外企業(yè)所占據(jù)。自2009年起，國內(nèi)企業(yè)掀起了焊接機器人的研發(fā)高潮，國產(chǎn)焊接機器人先后面世，并在展會上陸續(xù)展出，但尚處起步階段。目前，國產(chǎn)焊接機器人本體自主品牌代表企業(yè)有沈陽新松機器人自動化股份有限公司、安徽埃夫特智能裝備有限公司、廣州數(shù)控設(shè)備有限公司、北京時代科技股份有限公司、上海新時達機器人有限公司、南京熊貓電子裝備有限公司、南京埃斯頓機器人工程有限公司等。
②機器人核心部件技術(shù)的發(fā)展。減速機、控制器、伺服驅(qū)動器是工業(yè)機器人三大關(guān)鍵零部件。機器人的關(guān)鍵零部件核心技術(shù)仍由日本、德國等幾家機器人巨頭企業(yè)掌握，國產(chǎn)機器人關(guān)鍵零部件從實現(xiàn)技術(shù)突破到產(chǎn)業(yè)化發(fā)展還需時日。
近年來，南通振康通過精細化管理，在機器人傳動核心部件RV減速機的研發(fā)方面取得突破，獲得市場廣泛認可，并于2015年承擔了國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃（863計劃）——機器人RV減速器研制及應(yīng)用示范技術(shù)項目。目前，國內(nèi)關(guān)鍵零部件RV減速機主力生產(chǎn)企業(yè)：南通振康焊接機電有限公司、昆山光騰智能機械有限公司、秦川機器人減速器廠、山東帥克機械制造股份有限公司等；伺服電機及機器人運動控制主力生產(chǎn)企業(yè)：廣州數(shù)控設(shè)備有限公司、上海新時達電氣股份有限公司、深圳市匯川技術(shù)股份有限公司、武漢華中數(shù)控股份有限公司、深圳市英威騰電氣股份有限公司、南京埃斯頓機器人工程有限公司等。
自主品牌機器人在產(chǎn)品質(zhì)量和性能上仍與國際品牌有較大差距，核心技術(shù)的缺失、基礎(chǔ)材料和制造工藝水平領(lǐng)域的落后對我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展帶來很大挑戰(zhàn)。
③機器人智能化研發(fā)。在機器人智能化方面，國內(nèi)高校、科研機構(gòu)和部分企業(yè)采用機器視覺、圖像處理、計算機技術(shù)等對焊接機器人傳感進行大量研究，研發(fā)生產(chǎn)出一些用于特定行業(yè)的焊接傳感系統(tǒng)。但是相比于國外，智能傳感系統(tǒng)基本上沒有形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模，與機器人和焊接電源系統(tǒng)相對獨立，集成度很低。國內(nèi)企業(yè)對機器人焊接設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)的掌握和生產(chǎn)應(yīng)用方面，與國際先進水平相比還存在差距。但隨著“引進-消化-吸收-在創(chuàng)新”模式的運用，差距正逐步減小。
?。?）機器人本體主要技術(shù)指標。焊接機器人本體主要技術(shù)指標：工作范圍、負載、重復性精度、響應(yīng)速度、自身重量，功耗等。以下分別對展會上國內(nèi)外部分焊接機器人、碼垛機器人、搬運機器人等技術(shù)指標進行對比，詳見表。
3.焊接機器人技術(shù)發(fā)展趨勢
?。?）傳統(tǒng)焊接機器人技術(shù)。焊接機器人在得到越來越廣泛應(yīng)用的同時，機器人焊接技術(shù)在機器人示教再現(xiàn)與離線編程技術(shù)，焊接過程的傳感與適應(yīng)性控制技術(shù)，用于焊接工作站、生產(chǎn)線的多機器人協(xié)作技術(shù)，適用于高能束焊接、
攪拌摩擦焊等焊接方法的機器人技術(shù)，用于極限工況的焊接機器人遙控技術(shù)方面還有很多工作要做。未來的機器人技術(shù)將在通信、感知、處理、移動、意識、操作多方面尋求突破。并向更高程度的自動化與智能化、柔性化（如雙臂機器人技術(shù)的發(fā)展）、安全性、低成本方向全面發(fā)展。
?。?）有別于傳統(tǒng)焊接機器人技術(shù)的Baxter工業(yè)機器人。創(chuàng)新無止境，兼?zhèn)渲悄堋⑷嵝?、安全和低成本的Baxter類人雙臂機器人與小巧玲瓏的Sawyer單臂機器人。2012年，Baxter工業(yè)機器人由美國Rethink Robotics公司研發(fā)，與傳統(tǒng)工業(yè)機器人的創(chuàng)新是人機互動，且成為遠低于工業(yè)機器人，具有無可比擬的適應(yīng)性和安全性。在安全性方面，傳統(tǒng)工業(yè)機器人的手臂由馬達直接驅(qū)動；而Baxter手臂的驅(qū)動由馬達帶動彈簧運動，當碰到其他物體時，透過內(nèi)建軟件的傳感器可以偵測到危險而主動停止運動。Baxter更智能，無需專門的編程人員和編程系統(tǒng)，只要帶動其手臂運動，即可完成一次簡單編程。2015年，Rethink Robotics公司推出最新的Sawyer機器人，可以通過人類教練對手臂的知道學習任務(wù)，特別適合從事精確性任務(wù)，例如電路板測試等工作。
來源：本文由焊接切割聯(lián)盟微信整理載錄自2015年北京埃森展技術(shù)報告。
當前位置：