焊接机器人，你真的全面了解？焊接机器人，你真的全面了解？车美达百家号1 焊接机器人系统的应用，主要有以下优点：自动焊接机器人1)提高生产效率，降低运营成本；2)提高产品质量的稳定性及一致性；3)缩短产品更新换代的准备周期，减少相应的设备投资；4)降低对一线操作人员技能要求，改善劳动环境；5)节约人工工资和相关费用，提高生产安全；6)更加柔性化，不仅大大提升批量化生产的效率，也可实现小批量产品的快速响应；7)更加信息化，使得生产制造过程中的材料、半成品、成品、各种工艺参数等信息更加容易采集，方便质量控制、质量分析、产品制程追溯，同时产品的成本统计和控制也更加容易；8)以焊接机器人为基本单元，辅之焊接电源、夹具、传感、控制等系统集成，使得整个装备更加自动化、智能化、信息化，更容易实现“工业4.0”的智能制造。2 焊接机器人发展历史及基本情况2.1 焊接机器人特点和组成和一般的工业机器人不同，焊接机器人不仅需要满足焊接工艺的基本动作要求，还要求具有焊接专用软件和其他应用软件；弧焊机器人还要求具有整个焊缝轨迹的精度和重复精度、跟踪功能、适应较为恶劣的工作环境和抗干扰能力。焊接机器人和多关节工业机器人一样，由主体、驱动系统、控制系统等部分组成。主体即机座和执行机构；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号，并进行控制。图2 焊接机器人2.2 焊接机器人发展历程世界上首台焊接机器人是1974年日本川崎公司以美国Unimate为基础开发出的弧焊机器人，用于摩托车车架制造。我国弧焊机器人的研究起步于上世纪80年代初，1984年由哈尔滨工业大学研发出国内首台焊接机器人。此后，焊接机器人的应用和技术发展经历了三个阶段。第一代是示教再现型机器人：这类机器人操作简单，不具备外部信息的反馈能力，难以适应工作环境的变化，在现代化工业生产中的应用受到很大限制。第二代是具有感知能力的机器人：这类机器人对外界环境有一定的感知能力，具备如听觉、视觉、触觉等功能，工作时借助传感器获得信息，灵活调整工作状态，保证在适应环境的情况下完成工作。第三代是智能机器人：这类机器人不但具备感觉能力，而且具有独立判断、行动、记忆、推理和决策的能力，能适应外部对象、环境协调地工作，能完成更加复杂的动作，还具备故障自我诊断及自我修复能力。图3 焊接机器人发展历程早期的焊接机器人缺乏“柔性”，焊接路径和焊接参数须根据实际作业条件预先设置，工作时存在明显的缺点。随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人也由单一的单机示教再现型向以智能化为核心的多传感、智能化的柔性加工单元（系统）方向发展。2.3 焊接机器人应用情况及前景近 5 年国内机器人市场一直保持高速增长，未来行业仍将保持 20%以上的增速。我国连续数年成为全球第一大工业机器人应用市场， 2016 年中国工业机器人全年累计销售 88992 台，同比增长 26.6%（2016 年全球市场机器人销量 29.4 万台） 。在应用行业上， 2017 年汽车产业使用的机器人数量占比依然最高达 33%， 在 3C制造业用量占比第二达 28%，但增长最快（同比增长 86%） 。在下游需求推动下， 2017 年我国工业机器人累计产量 13.1 万台，同比增长 68%。我们认为当前我国生产制造智能化改造升级的需求日益凸显，同时伴随着下游 3C 制造业、 以汽车零部件及配件制造、汽车整车制造为代表的汽车制造业等工业领域回暖，工业机器人需求量不断增加， 企业产量持续扩张。 在政策、成本、技术等推动下， 未来机器换人的热潮在相当长的时间不会衰减，焊接、打磨、喷涂等枯燥、工作环境十分恶劣等工业领域将持续保持较高的增长需求。2017 年中国工业机器人年销量预计为 11.5万台，
年复合年均增长率为 22%，至 2020 年将达到 21 万台/年，如果每台机器人按 18 万人民币计算， 2020 年市场规模将可达到 378 亿元。图4
年中国工业机器人销量及预测图5 2017 年我国工业机器产量 13.1 万台，增速 68%3 焊接机器人系统集成基本情况3.1 焊接机器人系统集成特点焊接机器人是集焊接工艺、机械设计、识别和传感技术、自动控制、信息采集和处理、人工智能等多学科而形成的高新应用技术，主要是为了解决工业制造中以焊接工艺为主的自动化装备。焊接机器人系统除了具有满足焊接需求、可以实现半自动化或自动化、信息化和智能化、焊接质量控制和检测等基本需求外，根据用户实际应用需求，系统还辅助上下游工序实现生产自动化和智能化。3.2 焊接机器人系统集成基本组成除焊接机器人本体以外，焊接机器人系统的构成有：焊接电源、变位机、焊接夹具、辅助上下料和物流系统、焊缝识别跟踪装置、焊接质量控制和检测、信息采集和传输系统、综合控制及部分辅助装置（如弧焊的清枪剪丝机构、安全围栏和环保装置）等。图6 焊接机器人系统集成基本组成3.3 我国焊接机器人的主要应用我国焊接机器人系统集成的较大规模应用是从汽车装备生产线的电阻点焊和薄板弧焊开始。1984年，一汽公司率先引进德国KUKA焊接机器人用于当时的“红旗牌”车身焊接和“解放牌”车头顶盖焊接，并于1988年开发出整个车身机器人焊装自动生产线。上世纪90年代初，随着上海大众和一汽大众等合资汽车厂的诞生，通过引进、消化、二次开发等手段，我国焊接机器人系统集成能力和行业市场的应用能力大大提高。当时，除了少数几家大型国有企业引进消化国外机器人应用以外，我国较早涉足焊接机器人应用的大学和科研单位有哈尔滨工业大学、清华大学、北京密云机床所、沈阳自动化所等，值得一提的是北京精艺公司（现中电华强）也是我国最早从事焊接机器人系统集成的先驱者。经过二十几年的发展，焊接机器人目前不仅仅在我国汽车制造领域，其他如在摩托车、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、民用五金等行业都有广泛的应用。从区域市场来看，我国的焊接机器人系统主要集中应用在珠三角和长三角总体工业比较发达的区域。图7 焊接机器人在国内的主要应用3.4 焊接机器人系统集成应用技术现状目前，简单的焊接机器人系统集成单元相对比较成熟，应用案例也非常多，整线系统集成技术在汽车制造业车身点焊中也有广泛的应用。从技术角度看，焊接机器人的系统集成，不仅是焊接机器人本体，还需要焊接电源、焊缝跟踪系统、整线控制技术等各个功能单元都能满足日益发展的客户需求。弧焊机器人系统集成主要在焊接路径规划和自适应跟踪技术、专用数字化焊接电源技术及焊接参数自调节技术（专家系统）、离线编程及遥控技术、多机器人协调控制技术、机器人控制系统和外部轴适应技术、自动化焊接过程的信息采集技术等方面都有较快的发展和应用。图8 技术应用现状3.5 焊接机器人应用工艺方法在机器人厂商和机器人系统集成商的共同努力下，目前机器人可以应用点焊、弧焊、激光焊、多工艺复合焊接、搅拌摩擦焊、等离子和激光切割、钎焊等多种焊接工艺方法，其中点焊和弧焊应用较多（总占比近90%，点焊占比40%左右）。3.6 焊接机器人系统集成行业情况随着机器人产业的火热，目前我国大大小小焊接机器人系统集成商达300-400家，总体销售额成几何级增长。2015年总体销售额约100亿元，其中体量较大的是以点焊机器人为主的汽车制造行业系统集成商，除COMAU、KUKA、ABB等国外公司以外，国内企业体量较大的有成都玛瑞、广州明珞、宜兴东方等公司；弧焊机器人系统集成商体量较大的除国外CLOOS、IGM公司以外，国内的企业有唐山开元、厦门司尔特、昆山华恒、珠海瑞凌等公司。但国内80%以上的焊接机器人系统集成商规模很小，缺乏技能人才，综合技术水平和总体解决方案和服务能力都很弱，市场竞争力差，年销售额不超过千万元 ，维系惨淡经营状态。4 焊接机器人系统集成发展趋势4.1 总体市场需求预测当前焊接机器人的应用迎来了难得的发展机遇，一方面，随着技术的发展，焊接机器人的价格不断降低，性能不断提升；另一方面劳动力成本不断上升，我国正在由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量和增强企业竞争力，这一切预示着焊接机器人应用及发展前景空间巨大。国家工信部预计，2015年至2025年期间，中国工业机器人年销量复合增长率将达到35%，10年间机器人本体市场规模近千亿元，加上系统集成及配件维修市场,累计近3500亿元左右。机器人焊接产业应用市场按占比30%计算，十年后年可达千亿市场体量。4.2 焊接机器人系统集成应用市场发展趋势从工业制造对焊接需求的发展角度来看，焊接机器人系统集成应用市场的趋势主要有：1）中厚板的高效高焊缝性能和薄板高速焊接；2）数量小的大构件机器人自动焊接（如海洋工程和造船行业）；3）高强钢、超高强钢、复合材料、特种材料的焊接；4）更加稳定的焊接质量及其焊接监控、检测，焊接参数的记录和再现；5）多加工工序联动的生产线，使得工业制造更加自动化、智能化、信息化。4.3 焊接机器人系统集成应用技术发展趋势1）焊接电源的工艺性能进一步提高、适应性更广，更加数字化、智能化；2）焊接机器人本体更加智能化；3）视觉、力觉、触觉、信息采集等各种智能传感技术开发应用；4）更强大的自适应软件支持系统；5）焊接与上下游加工工序的融合和总线控制；6）焊接信息化及智能化与互联网融合，最终达到无人化智能工厂；7）虚拟制造和仿真技术发展。图9 技术发展趋势总之，先进的高效率、自动化、柔性化、智能化的系统是焊接机器人系统集成的重要发展趋势，焊接机器人系统集成正经历着由单机示教再现型向多传感、智能化的柔性机器人工作站或多机器人工作群甚至整厂生产流水线方向发展。5 焊接机器人系统集成存在问题及思考5.1 总体市场状况目前焊接机器人总体市场需求的形势是低端市场竞争激烈，高端市场跟不上客户需求，大多数系统集成商还不具备形成成熟完善的总体解决方案能力。5.2 技术层面的问题目前焊接机器人系统集成总体还处于单系统低端应用水平，从技术角度还存在：1）各集成单元技术在性能和稳定性方面也存在这样那样的问题，和机器人本体一样，很多还是依赖价格和服务成本都很高的国外进口技术和产品，从而一定程度限制了特殊机器人系统集成的应用；2）总体系统集成水平较低，特别是多机器人和多工序组合的生产线集成能力较弱；3）对细分行业的需求理解不深，工艺和技术分解粗糙，难以提供适合行业现状和需求并具有竞争力的系统解决方案。图10 技术层面问题本文由百家号作者上传并发布，百家号仅提供信息发布平台。文章仅代表作者个人观点，不代表百度立场。未经作者许可，不得转载。车美达百家号最近更新：简介:车美达一个专注汽车资讯的平台。作者最新文章相关文章分析 | 一文看懂中国焊接机器人市场现状
工业机器人根据用途不同，大致可以分为焊接机器人、搬运机器人、喷漆机器人、涂胶机器人、装配机器人、码垛机器人、切割机器人、自动牵引车（AGV）机器人、净室机器人等。
今天，小编特别给小伙伴们整理了中国焊接机器人的市场现状。
焊接机器人结构
焊接机器人特点
焊接机器人分类
各类焊接机器人优缺点对比
2018年中国焊机器人市场规模有望突破113亿
竞争格局：国外企业垄断中国焊接机器人的中高端市场
中国市场主要焊接机器人企业
来源：机器人前沿
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焊接机器人的现状与发展
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我国全自动焊接机器人发展历程与前景
自动化领域中的一个重要趋势是提高机器人的使用量，从而提升生产效率，降低生产成本。我国全自动焊接机器人的应用主要集中在汽车、摩托车、工程机械、铁路机车等几个主要行业。下面贤集网小编为大家介绍我国全自动焊接机器人发展历程与前景。
全自动焊接机器人之所以能够占据整个工业机器人总量的40%以上，与焊接这个特殊的行业有关，焊接作为工业“裁缝”，是工业生产中非常重要的加工手段，同时由于焊接烟尘、弧光、金属飞溅的存在，焊接的工作环境又非常恶劣，焊接质量的好坏对产品质量起决定性的影响。归纳起来采用全自动焊接机器人有下列主要意义：
（1）稳定和提高焊接质量，保证其均一性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度及焊接干伸长度等对焊接结果起决定作用。采用机器人焊接时对于每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人的因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量是稳定的。而人工焊接时，焊接速度、干伸长等都是变化的，因此很难做到质量的均一性。
（2）改善了工人的劳动条件。采用机器人焊接工人只是用来装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等，对于点焊来说工人不再搬运笨重的手工焊钳，使工人从大强度的体力劳动中解脱出来。
（3）提高劳动生产率。机器人没有疲劳，一天可24小时连续生产，另外随着高速高效焊接技术的应用，使用机器人焊接，效率提高的更加明显。
（4）产品周期明确，容易控制产品产量。机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确。
（5）可缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资。可实现小批量产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是他可以通过修改程序以适应不同工件的生产。
我国全自动焊接机器人发展历程
我国开发工业机器人晚于美国和日本，起于20世纪70年代，早期是大学和科研院所的自发性的研究。到80年代中期，全国没有一台工业机器人问世。而在国外，工业机器人已经是个非常成熟的工业产品，在汽车行业得到了广泛的应用。鉴于当时的国内外形势，国家“七五”攻关计划将工业机器人的开发列入了计划，对工业机器人进行了攻关，特别是把应用作为考核的重要内容，这样就把机器人技术和用户紧密结合起来，使中国机器人在起步阶段就瞄准了实用化的方向。
与此同时于1986年将发展机器人列入国家“863”高科技计划。在国家“863”计划实施五周年之际，邓小平同志提出了“发展高科技，实现产业化”的目标。在国内市场发展的推动下，以及对机器人技术研究的技术储备的基础上，863主题专家组及时对主攻方向进行了调整和延伸，将工业机器人及应用工程作为研究开发重点之一，提出了以应用带动关键技术和基础研究的发展方针，以后又列入国家“八五”和“九五”中。经过十几年的持续努力，在国家的组织和支持下，我国全自动焊接机器人的研究在基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并已进入使用化阶段，形成了点焊、弧焊机器人系列产品，能够实现小批量生产。
汽车是焊接机器人的最大用户，也是最早用户。早在70年代末，上海电焊机厂与上海电动工具研究所，合作研制的直角坐标机械手，成功地应用于上海牌轿车底盘的焊接。“一汽”是我国最早引进焊接机器人的企业，1984起先后从KUKA公司引进了3台点焊机器人，用于当时“红旗牌”轿车的车身焊接和“解放牌”车身顶盖的焊接。1986年成功将焊接机器人应用于前围总成的焊接，并于1988年开发了机器人车身总焊线。
80年代末和90年代初，德国大众公司分别与上海和一汽成立合资汽车厂生产轿车，虽然是国外的二手设备，但其焊接自动化程度与装备水平，让我们认识到了与国外的巨大差距。随后二汽在货车及轻型车项目中都引进了焊接机器人。可以说90年代以来的技术引进和生产设备、工艺装备的引进使我国的汽车制造水平由原来的作坊式生产提高到规模化生产，同时使国外焊接机器人大量进入中国。
由于我国基础设施建设的高速发展带动了工程机械行业的繁荣，工程机械行业也成为较早引用全自动焊接机器人的行业之一。
我国全自动焊接机器人发展前景
近年来由于我国经济的高速发展，能源的大量需求，与能源相关的制造行业也都开始寻求自动化焊接技术，全自动焊接机器人逐渐崭露头角。
铁路机车行业由于我国货运、客运、城市地铁等需求量的不断增加，以及列车提速的需求，机器人的需求一直处于稳步增长态势。据2001年统计，全国共有各类全自动焊接机器人1040台，汽车制造和汽车零部件生产企业中的全自动焊接机器人占全部全自动焊接机器人的76%。在汽车行业中点焊机器人与弧焊机器人的比例为3：2，其他行业大都是以弧焊机器人为主，主要分布在工程机械（10%）、摩托车（6%）、铁路车辆（4%）、锅炉（1%）等行业。全自动焊接机器人也主要分布在全国几大汽车制造厂，从图1中还能看出，我国全自动焊接机器人的行业分布不均衡，也不够广泛。
进入21世纪由于国外汽车巨头的不断涌入，汽车行业迅猛发展，我国汽车行业的机器人安装台数迅速增加，、2004年每年都有近千台的数量增长。估计我国目前全自动焊接机器人的安装台数在4000台左右。汽车行业全自动焊接机器人所占的比例会进一步提高。
目前在我国应用的机器人主要分日系、欧系和国产三种。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。
目前在我国虽然已经具有自主知识产权的全自动焊接机器人系列产品，但却不能批量生产，形成规模，有以下几个主要原因：
国内机器人价格没有优势。近10年来，进口机器人的价格大幅度降低，从每台7-8万美元降低到2-3万美元，使我国自行制造的普通工业机器人在价格上很难与之竞争。特别是我国在研制机器人的初期，没有同步发展相应的零部件产业，如伺服电机、减速机等需要进口，使价格难以降低，所以机器人生产成本降不下来；我国焊接装备水平与国外还存在很大差距，这一点也间接影响了国内机器人的发展。对于机器人的最大用户—-汽车白车身生产厂来说，目前几乎所有的装备都来从国外引进，国产机器人几乎找不到表演的舞台。
我们应该承认国产机器人无论从控制水平还是可靠性等方面与国外公司还存在一定的差距。国外工业机器人是个非常成熟的工业产品，经历了30多年的发展历程，而且在实际生产中不断地完善和提高，而我国则处于一种单件小批量的生产状态。
国内机器人生产厂家处于幼儿期，还需要政府政策和资金的支持。全自动焊接机器人是个机电一体化的高技术产品，单靠企业的自身能力是不够的，需要政府对机器人生产企业及使用国产机器人系统的企业给予一定的政策和资金支持，加速我国国产机器人的发展。
随着数字化技术日益成熟，代表自动化焊接技术的数字焊机、数字化控制技术业已面世并已稳步地进入市场。三峡工程、西气工程、航天工程、船舶工程等国家大型基础工程有力地促进了先进焊接工艺特别是焊接自动化技术的发展与进步。我国焊接产业逐步走向“高效、自动化、智能化”。客观地分析，由于我国制造业企业经济运行状况、企业领导者经营意识等因素的制约相对于国外发达国家，我国的焊接自动化整体水平还很低，而且发展极不平衡。
目前我国焊接自动化率还不足30%，同发达工业国家的近80%相比差距甚远。仅以焊接材料的消耗为例，目前在日本以实芯焊丝和药芯焊丝为代表的焊接材料的消耗量已占总消耗量的60%以上，特别是小直径药芯焊丝的消耗达到20%以上，而反观我国，各种电焊条在焊接材料总消耗量中仍占据着绝对的优势，这就要求我们尽快使这一局面有一个明显的改观。
从1992年株洲电力机车厂引进全自动焊接机器人工作站后，长春、四方等客车厂，齐齐哈尔、武昌、二七等货车车辆厂等也先后从德国、日本、法国、美国等发达国家引进了全自动焊接机器人工作站、焊接机械手等先进设备，并在消化吸收的基础上，自行开发了机器人焊接程序及适应我国铁路机车车辆技术需要的机械手、工作站等设备。但焊接机械手、工作站的应用是一个复杂的综合系统，国内的这些设备均未形成产品的商业化。
国内外全自动焊接机器人的发展现状：
国内外全自动焊接机器人的发展工业机器人技术是当今世界最引人瞩目的高新产业之一，许多国家都把发展工业机器人作为高技术领域的战略目标列人国家发展计划，但各国的发展模式有所不同。美国是最早出现工业机器人的国家，1954年美国的G．C戴沃尔发表了“通用重复型机器人”的专利论文，第一次提出“工业机器人”和“示教再现”的概念。1959年美国Unimation公司推出第一台工业机器人。1967年日本从美国引进Unimate和Versatran等类型的工业机器人以后，结合国情，面向中小企业，采取一系列鼓励使用工业机器人的措施，率先在汽车制造业的喷涂、焊接、装配等重要工序中得到应用，并此为契机，向其它产业渗透。日本仅用了l0年左右的时间，便形成了自己的机器人产业，成为世界上应用和生产机器人最多的国家，其工业机器人的安装数量约占全世界的60％。据国际机器人联合会及联合国欧洲经济委员会统计及预测，1996年到2000年期间，工业机器人的需求量以每年13％的速度增长，到2002年，全世界将有近140万台机器人投人使用。从世界上工业机器人应用的统计结果来看，主要应用领域是焊接，尤其是在汽车生产国，全自动焊接机器人已占总数的4O％以上。
我国开发工业机器人晚于美国和日本，但也已有20多年的发展历史，并在“七五”期间对工业机器人进行了攻关，由于部门分割等缘故，所研制的220台机器人中竟然有80多个类型，所以工业机器人一直没有形成规模，很多停留在样机水平上，距产品还有相当的差距。随着国家经济形势的发展，对高技术的要求也发生了变化，我国于1986年将发展机器人列入国家“863”高科技计划。在国家“863”计划实施五周年之际，邓小平同志提出了“发展高科技，实现产业化”的目标。以后又列入国家“八五”和“九五”中。在国家的组织和支持下，经过十几年的持续努力，在机器人的基础技术、控制技术、关键元器件等方面取得了重大进展，并形成了适合我国国情的工业机器人应用领域。
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