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焊接机器人,从汽车制造到多个应用领域

2021-03-01 22:50:41 aipaae 12
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闪烁又耀眼,是焊接工人手中开出的火花。即使在夏日,也要穿着厚厚的工作服,抵抗酷热的环境。工作强度大并且安全性有待保障。这是很多焊接工人的工作现状。而机器人的发展,尤其是焊接机器人可以改善这一现状。

背景

1920年,捷克作家Karel Capek,在其Rossums Universial Robots剧本中第一次提到“Robot”一词,是将捷克语中“Robota"(农奴)写成“Robot”得到的。

1967年日本科学家森政弘与合田周平提出:“机器人是一种具有移动性、个体性、智能性、通用性、半机械半人性、自动性、奴隶性等7个特征的柔性机器。

“机器人”有着深厚的历史渊源,同时寄托着人们希冀其帮助完成一些工作的愿望。

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图 机器人发展历程

图片来源:前瞻产业研究院

现如今,人工成本逐渐升高,人工作业所带来的成本、环境、工作强度和专业要求又具有多重限制。同时,工业制造业转型升级需求日益迫切,智能工厂、智能生产正在重塑产品设计和制造方式。

不论是科技部“智能机器人”重点专项,2017年项目申报指南,围绕智能机器人基础前沿技术、新一代机器人、关键共性技术、工业机器人、服务机器人、特种机器人等六个方向部署实施的政策,还是“十二五”取得的成果,以及“十三五”将启动的重大科技项目与重大工程,机器人与人工智能都是不可忽略的字眼。

工业机器人分类

机器人是个大家族,按不同分类方法,可分为多种。按照用途来说,其分类如下图。

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工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。焊接机器人是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,多用于汽车制造等规模化制造领域。根据国际标准化组织(ISO)工业机器人属于标准焊接机器人的定义,工业机器人是一种多用途的、可重复编程的自动控制操作机(Manipulator),具有三个或更多可编程的轴,用于工业自动化领域。

焊接是工业生产中非常重要的环节,它被誉为“工业裁缝”。而焊接烟尘、弧光、金属飞溅造成焊接工作环境恶劣,焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。

产能低、招工难、利润低成为焊接领域发展的“痛点”,而将传统的焊接与机器人结合起来,能够解决这些“痛点”。焊接机器人分为点焊机器人、弧焊机器人与激光焊机器人。

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焊接机器人长哪样

机器人:机器人本体和控制柜(硬件及软件)组成;

焊接设备:以弧焊和点焊为例,由焊接电源(包括其控制系统)、送丝机(弧焊)、焊枪(钳)等部分组成。而智能机器人则还有传感系统,如激光或摄像传感器及其控制装置等。

世界各国生产的焊接用机器人基本上都属关节机器人,绝大部分有6个轴。焊接机器人运动时由手臂和手腕组合,其中,手臂部分的3个轴可将末端工具送到不同的空间位置,是定位结构,而手腕部分的3个轴解决工具姿态的不同要求,为定向结构。 高稳定性、高焊接质量、高效率、高智能性、以及低劳动强度和低技能要求,展现出焊接机器人广大的应用价值和潜力前景。

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看我灵活的臂弯

产品图:新松官网SR6C

在焊接机器人中,其核心技术是传动系统和控制系统,传动系统的关节(RV减速器)和伺服电机占据大半部分成本,国内主要从日本等进口。

焊接机器人发展历史

中国发展焊接机器人的时间晚于美国和日本,美国是最早出现工业机器人的国家。

1954年,“工业机器人”和“示教再现”的概念首次被提出,出现在美国的G.C戴沃尔发表的“通用重复型机器人”专利论文中;

1959年,美国Unimation公司推出第一台工业机器人,将概念变为实体;

1967年,日本从美国引进Unimate和Versatran等类型的工业机器人。在国家鼓励和中小企业应用中,率先实现在汽车制造业的喷涂、焊接、装配中的应用,同时扩展到其他产业。

十年之后,日本已形成了机器人产业,其工业机器人的安装数量约占全世界的60%。

中国焊接工业机器人的发展,经历了从萌芽到发展到实用的几个阶段。

20世纪70年代初,由大学与科研院所开始了自发性研究。1986年发展机器人被列入国家“863”高科技计划,此后,又相继被列入“八五”“九五”中。近年来,随着制造业转型升级,智能制造的提出,发展工业机器人更是多次被写入国家及地区政策文件。

而放眼应用,焊接机器人也在汽车领域走出了第一步。

1984年,一汽公司引进德国KUKA焊接机器人,并应用到“红旗牌”车身焊接和“解放牌”车头顶盖焊接。

1988年,开发出整个车身机器人焊装自动生产线。

随着上海大众和一汽大众的合资汽车厂的诞生,经过引进、消化、再开发,认识国内与国外的差距,在系统集成和应用领域上得到了提高和拓展。

经历20多年的发展,焊接机器人已经从在汽车制造领域的应用发展到在工程机械、钢结构、核电风电、航空航天、船舶海工、轨道交通、国防军工、家用电器、民用五金等多个领域应用。

据工信部数据显示,在刚刚过去的2018年1-10月,我国工业机器人产量为118452台(套),同比增长8.7%,10月当月产量为9590台(套),比上年同月下降3.3%。

了解了机器人分类及焊接机器人发展概况后,下一篇,我们将为大家介绍工业机器人的市场情况。


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