工业机器人作为现代制造技术发展的重要标志之一和新兴技术产业， 已为世人所认同。并正对现代高技术产业各领域以至人们的生活产生了重要影响。

    从 1962 年美国推出世界上第一台工业机器人以来，根据国际机器人协会截止到 1996 年底的统计，先后已有 84 万台，现有大约 68 万台工业机器人服役于世界各国的工业界。预计到 2000 年，工业机器人总数将超过 95 万台。

    我国工业机器人的发展起步较晚，但从 20 世纪 80 年代以来进展较快， 1985 年研制成功华字型弧焊机器人， 1987 年研制成功上海 1 号、 2 号弧焊机器人， 1987 年又研制成功华字型点焊机器人，都已初步商品化，可小批量生产。 1989 年，我国以国产机器人为主的汽车焊接生产线的投入生产，标志着我国工业机器人实用阶段的开始。

    焊接机器人是应用最广泛的一类工业机器人，在各国机器人应用比例中大约占总数的 40 ％～ 60 ％。我国目前大约有 600 台以上的点焊、弧焊机器人用于实际生产。

    采用机器人焊接是焊接自动化的革命性进步，它突破了传统的焊接刚性自动化方式，开拓了一种柔性自动化新方式。刚性自动化焊接设备一般都是专用的，通常用于中、大批量焊接产品的自动化生产，因而在中、小批量产品焊接生产中，焊条电弧焊仍是主要焊接方式，焊接机器人使小批量产品的自动化焊接生产成为可能。就目前的示教再现型焊接机器人而言，焊接机器人完成一项焊接任务，只需人给它做一次示教，它即可精确地再现示教的每一步操作，如要机器人去做另一项工作，无须改变任何硬件，只要对它再做一次示教即可。因此，在一条焊接机器人生产线上，可同时自动生产若干种焊件。

    焊接机器人的主要优点如下：

    1) 易于实现焊接产品质量的稳定和提高，保证其均一性；

    2) 提高生产率，一天可 24h 连续生产；

    3) 改善工人劳动条件，可在有害环境下长期工作：

    4) 降低对工人操作技术难度的要求；

    5) 缩短产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资；

    6) 可实现小批量产品焊接自动化；

    7) 为焊接柔性生产线提供技术基础。

    

2 工业机器人工作原理及其基本构成

    2 ． 1 工业机器人工作原理

    现在广泛应用的焊接机器人都属于第一代工业机器人，它的基本工作原理是示教再现。示教也称导引，即由用户导引机器人，一步步按实际任务操作一遍，机器人在导引过程中自动记忆示教的每个动作的位置、姿态、运动参数＼工艺参数等，并自动生成一个连续执行全部操作的程序。完成示教后，只需给机器人一个启动命令，机器人将精确地按示教动作，一步步完成全部操作。这就是示教与再现。

    实现上述功能的主要工作原理，简述如下：

    (1) 机器人的系统结构 一台通用的工业机器人，按其功能划分，一般由 3 个相互关连的部分组成：机械手总成、控制器、示教系统，如图 1 所示。

    机械手总成是机器人的执行机构，它由驱动器、传动机构、机器人臂、关节、末端操作器、以及内部传感器等组成。它的任务是精确地保证末端操作器所要求的位置，姿态和实现其运动。

            

                    图 1 工业机器人的基本结构

    控制器是机器人的神经中枢。它由计算机硬件、软件和一些专用电路构成，其软件包括控制器系统软件、机器人专用语言、机器人运动学、动力学软件、机器人控制软件、机器人自诊断、白保护功能软件等，它处理机器人工作过程中的全部信息和控制其全部动作。

    示教系统是机器人与人的交互接口，在示教过程中它将控制机器人的全部动作，并将其全部信息送入控制器的存储器中，它实质上是一个专用的智能终端。

    (2) 机器人手臂运动学 机器人的机械臂是由数个刚性杆体由旋转或移动的关节串连而成，是一个开环关节链，开链的一端固接在基座上，另一端是自由的，安装着末端操作器 ( 如焊枪 ) ，在机器人操作时，机器人手臂前端的末端操作器必须与被加工工件处于相适应的位置和姿态，而这些位置和姿态是由若干个臂关节的运动所合成的。因此，机器人运动控制中，必须要知道机械臂各关节变量空间和末端操作器的位置和姿态之间的关系，这就是机器人运动学模型。一台机器人机械臂几何结构确定后，其运动学模型即可确定，这是机器人运动控制的基础。

    机器人手臂运动学中有两个基本问题。

    

          

                 图 2 机械手伺服控制体系结构

    (5) 机器人编程语言 机器人编程语言是机器人和用户的软件接口，编程语言的功能决定了机器人的适应性和给用户的方便性，至今还没有完全公认的机器人编程语言，每个机器人制造厂都有自己的语言。

    实际上，机器人编程与传统的计算机编程不同，机器人操作的对象是各类三维物体，运动在一个复杂的空间环境，还要监视和处理传感器信息。因此其编程语言主要有两类：面向机器人的编程语言和面向任务的编程语言。

    面向机器人的编程语言的主要特点是描述机器人的动作序列，每一条语句大约相当于机器人的一个动作，整个程序控制机器入完种：

    1) 专用的机器人语言

2) 在现有计算机语言的基础上加机器人子程序库。

    3) 开发一种新的通用语言加上机器人子程序库。如 IBM 公司开发的 AML 机器人语言。

    面向任务的机器人编程语言允许用户发出直接命令，以控制机器人去完成一个具体的任务，而不需要说明机器人需要采取的每一个动作的细节。

    焊接机器人的编程语言，目前都属于面向机器人的语言，面向任务的机器人语言尚属开发阶段。大都是针对装配作业的需要。

    2 ． 2 工业机器人的基本构成

    工业机器人的基本构成，可参见图 3 和图 4 。图 3 为一台电动机驱动的工业机器人，图 4 为一台液压驱动的工业机器人。焊接机器人基本上都属于这两类工业机器人，弧焊机器人大多采用电动机驱动机器人，因为焊枪重量一般都在 10kg 以内。点焊机器人由于焊钳重量都超过 35kg 。也有采用液压驱动方式的，因为液压驱动机器人抓重能力大，但大多数点焊机器人仍是采用大功率伺服电动机驱动，因它成本较低，系统紧凑。工业机器人是由机械手、控制器、驱动器和示教盒 4 个基本部分构成。对于电动机驱动机器人，控制器和驱动器一般装在一个控制箱内，而液压驱动机器人，液压驱动源单独成一个部件，现分别简述如下：

    (1) 机械手 机器人机械手又称操作机，是机器人的操作部分，由它直接带动末端操作器 ( 如焊枪飞点焊钳 ) 实现各种运动和操作，它的结构形式多种多样，完全根据任务需要而定，其追求的目标是高精度、高速度、高灵活性、大工作空间和模块化。现在工业机器人机械手的主要结构形式有如下 3 种：

    1) 机床式 这种机械手结构类似机床。其达到空间位置的 3 个运动 (x \ y ＼ z) 是由直线运动构成，其末端操作器的姿态由旋转运动构成，如图 5 所示，这种形式的机械手优点是运动学模型简单，控制精度容易提高；缺点是机构较庞大，占地面积大、工作空间小。简易和专用焊接机器人常采用这种形式。

          

                 图 3 电动机驱动工业机器人

        

                        图 4 液压机驱动工业机器人

    2) 全关节式 这种机械手的结构类似人的腰部和手部，其位置和姿态全部由旋转运动实现，图 6 为正置式全关节机械手，图 7 为偏置式全关节机械手。这是工业机器人机械手最普遍的结构形式。其特点是机构紧凑、灵活性好、占地面积小、工作空间大，缺点是精度高、控制难度大。偏置式与正置式的区别是手腕关节置于小臂的外侧或小臂活动范围，但其运动学模型要复杂一些。目前焊接机器人主要采用全关节式机械手。

              

                          图 5 机床式机械手

    3) 平面关节式 这种机械手的机构特点是上下运动由直线运动构成，其他运动均由旋转运动构成。这种结构在垂直方向刚度大，水平方向又十分灵活，较适合以插装为主的装配作业，所以被装配机器人广泛采用，又称为 SCARA 型机械手，如图 8 所示。

    机器人机械手的具体结构虽然多种多样，但都是由常用的机构组合而成。现以美国 PUMA 机械手为例来简述其内部机构，见图 9 。它是由机座、大臂、小臂、手腕 4 部分构成，机座与大臂、大臂与小臂、小臂与手腕有 3 个旋转关节，以保证达到工作空间的任意位置，手腕中又有 3 个旋转关节：腕转、腕曲、腕摆， 以实现末端操作器的任意空间姿态。手腕的端部为一法兰， 以连接末端操作器。

    每个关节都由一台伺服电动机驱动， PUMA 机械手是采用齿轮减速、杆传动，但不同厂家采用的机构不尽相同，减速机构常用的是 4 种方式：齿轮、谐波减速器、滚珠丝杠、蜗轮蜗杆。传动方式有杆传动、链条传动、齿轮传动等。其技术关键是要保证传动双向无间隙 ( 即正反传动均无间隙 ) ，这是机器人精度的机械保证，当然还要求效率高，机构紧凑。

                                             

              图 6 正置式全关节机械手                                     图 7 偏置式全关节机械手

             

3 点焊机器人

    3 ． 1 点焊机器人概述

    点焊机器人的典型应用领域是汽车工业。一般装配每台汽车车体大约需要完成 3000 —4000 个焊点，而其中的 60 ％是由机器人完成的。在有些大批量汽车生产线上，服役的机器人台数甚至高达 150 台。汽车工业引入机器人已取得了下述明显效益：改善多品种混流生产的柔性；提高焊接质量：提高生产率；把工人从恶劣的作业环境中解放出来。今天，机器人已经成为汽车生产行业的支柱。

    最初，点焊机器人只用于增强焊点作业 ( 往已拼接好的工件上增加焊点 ) 。后来，为了保样，点焊机器人逐渐被要求具有更全的作业性能。具体来说有：安装面积小，工作空间大：快速完成小节距的多点定位 ( 例如每 0 ．3 ～ 0 .4s 移动 30 ～ 50mm 节距后定位 ) ：定位精度高 ( ±0 ．25mm) ，以确保焊接质量：持重大 (300 ～ 1000N) ，以便携带内装变压器的焊钳；示教简单，节省工时；安全可靠性好。

 表 1 列举了生产现场使用的点焊机器人的分类、特点和用途。在驱动形式方面，由于电伺服技术的迅速发展，液压伺服在机器人中的应用逐渐减少，甚至大型机器人也在朝电动机驱动方向过渡，随着微电子技术的发展，机器人技术在性能、小型化、可靠性以及维修等方面日新月异；在机型方面，尽管主流仍是多用途的大型 6 轴垂直多关节机器人，但是，出于机器人加工单元的需要，一些汽车制造厂家也进行开发立体配置 3 ～ 5 轴小型专用机器人的尝试。

表 1 点焊机器、人的分类

分 类	特 征	用途
垂直多关节型（落地式）	工作空间/安装面积之比大，持重多数为1000N左右，有时还可以附加整机移动自由度	主要用语增强焊点作业
垂直多关节型（悬挂式）	工作空间均在机器人的下方	车体的拼接作业
直角坐标型	多数为3、4、5轴，适合于连续直线焊缝，价格便宜
定位焊接用机器人（单向加压）	能承受500KG加压反力的高刚度机器人。有些机器人本身带加压作业功能	车身底板的定位焊

 

 

 

 

 

 

    典型点焊机器人的规格。以持重 1000N ，最高速度 4m ／ s ·的 6 轴垂直多关节点焊机器人为例。由于实用中几乎全部用来完成间隔为 30 ～ 50mm 左右的打点作业，运动中很少能达到最高速度，因此，改善最短时间内频繁短节距起、制动：的性能是本机追求的重点 o ：为了提高加速度和减速度，在设计中注意了减轻手臂的重量，增加驱动系统的输出力矩。同时，为了缩短滞后时间，得到高的静态定位精度，该机采用低惯性、高刚度减速器和高功率的无刷伺服电动机。由于在控制回路中采取了加前馈环节和状态观测器等措施，控制性能得到大大改善，50mm 短距离移动的定位时间被缩短到 0．4s 以内。

    一般关节式点焊机器人本体的技术指标，见表 2 。

    表 2 点焊机器人主要技术指标

结构		全关节型
自由度		6轴 ：
驱动		直流伺服电动杠
运        动        范        围	腰转	范围± 135°	最大速度50°／s
	大臂转	前 50°，后30°	45°/s
	小臂转	下 40°，上20°	40°／s
	腕摆	± 90°	± 80°／s
	腕转	± 90°	± 80°／s
	腕捻	± 170°	± 80°／s
最大负荷		65kg
重复精度		± 1mm
控制系统		计算伺服控制， 6轴同时控制
轨迹控制系统		PTP及CP
运动控制		直线插补
示教系统		示教再现
内存容量		1280步
环境要求		温度 0～45℃   湿度 20％～<90％RH
电源要求		220V交流，50Hz三相
自重		1500kg

 

    3 ． 2 点焊机器人及其系统的基本构成

    (1) 点焊机器人的结构形式 点焊机器人虽然有多种结构形式，但大体上都可以分为 3 大组成部分，即机器人本体、点焊焊接系统及控制系统，如图 40 — 13 所示。目前应用较广的点焊机器人，其本体形式为直角坐标简易型及全关节型。前者可具有 1 ～ 3 个自由度，焊件及焊点位置受到限制；后者具有 5 ～ 6 个自由度，分 DC 伺服和 AC 伺服两种形式，能在可到达的工作区间内任意调整焊钳姿态，以适应多种形式结构的焊接。

    点焊机器人控制系统由本体控制部分及焊接控制部分组成。本体控制部分主要是实现示封瓦孤．惺占估．罟乃焙彦粹制 ! 惺辖粹制挑分段的时间及程序转换以外，还通过改变主电路晶闸管的导通角而实现焊接电流控制。

    (2) 点焊机器人焊接系统 焊接系统主要由焊接控制器、焊钳 ( 含阻焊变压器 ) 及水、电、气等辅助部分组成，系统原理，如图 14 所示。

    1) 点焊机器人焊钳 点焊机器人焊钳从用途上可分为 C 形和 X 形两种。 C 形焊钳用于点焊垂直及近于垂直倾斜位置的焊缝： X 形焊钳则主要用于点焊水平及近于水平倾斜位置的焊缝。

    从阻焊变压器与焊钳的结构关系上可将焊钳分为分离式、内藏式和一体式 3 种形式。

    a ．分离式焊钳 该焊钳的特点是阻焊变压器与钳体相分离，钳体安装在机器人手臂上，而焊接变压器悬挂在机器人的上方，可在轨道上沿着机器人手腕移动的方向移动，二者之间用二次电缆相连，如图 15 所示。其优点是减小了机器人的负载，运动速度高，价格便宜。

	图 14 焊接系统原理图
图 13 典型点焊机器人焊接系统和主机简图 a)点焊机器人焊接系统 b)典型点焊机器人主机简图

 

	图 16 内藏式焊钳点焊机器人
图 15 分离式焊钳点焊机器人

 

    分离式焊钳的主要缺点是需要大容量的焊接变压器，电力损耗较大，能源利用率低。此外，粗大的二次电缆在焊钳上引起的拉伸力和扭转力作用于机器人的手臂上，限制了点焊工作区间与焊接位置的选择。分离式焊钳可采用普通的悬挂式焊钳及阻焊变压器。但二次电缆需要特殊制造，一般将两条导线做在一起，中间用绝缘层分开，每条导线还要做成空心的，以便通水冷却。此外，电缆还要有一定的柔性。

    b ．内藏式焊钳 这种结构是将阻焊变压器安放到机器人手臂内，使其尽可能地接近钳体，变压器的二次电缆可以在内部移动，如图 40-16 所示。当采用这种形式的焊钳时，必须同机器人本体统一设计，如 Cartesian 机器人就采用这种结构形式。另外，极坐标或球面坐标的点焊机器人也可以采取这种结构。其优点是二次电缆较短，变压器的容量可以减小，但是使机器人本体的设计变得复杂。

    c ．一体式焊钳 所谓一体式就是将阻焊变压器和钳体安装在一起，然后共同固定在枫器人手臂末端的法兰盘上，如图 40 — 17 所示。其主要优点是省掉了粗大的二次屯缆及悬挂变压器的工作架，直接将焊接变压器的输出端连到焊钳的上下机臂上，另一个优点是节省能量。例如，输出电流 12000A ，分离式焊钳需 75kVA 的变压器，而一体式焊钳只需 25kVA 。一体式焊钳的缺点是焊钳重量显著增大，体积也变大，要求机器人本体的承载能力大于 60kg 。此外，焊钳重量在机器人活动手腕上产生惯性力易于引起过载，这就要求在设计时，尽量减小焊钳重心与机器人手臂轴心线间的距离。

    阻焊变压器的设计是一体式焊钳的主要问题，由于变压器被限制在焊钳的小空间里，外形尺寸及重量都必须比一般的小，二次线圈还要通水冷却。目前，采用真空环氧浇铸工艺，已制造出了小型集成阻焊变压器。例如 30kVA 的变压器，体积为 325x135~125mm3 ，重量只有18kg。

    d . 逆变式焊钳这是电阻焊机发展的一个新方向。目前，国外已经将装有逆变式焊钳的点焊机器人用于汽车装焊生产线上，我国对此正在进行研究。

    

                 图 17 一体式焊钳点焊机器人

    2) 焊接控制器 控制器由 Z80CPU 、 EPROM 及部分外围接口芯片组成最小控制系统，它可以根据预定的焊接监控程序，完成点焊时的焊接参数输入，点焊程序控制。焊接电流控制及焊接系统故障自诊断，并实现与本体计算机及手控示教盒的通信联系。常用的点焊控制器主要有 3 种结构形式。

    a ．中央结构型 它将焊接控制部分作为一个模块与机器人大体控制部分共同安排在一个控制柜内，由主计算机统一管理并为焊接模块提供数据，焊接过程控制由焊接模块完成。这种结构的优点是设备集成度高，便于统一管理。

    b ．分散结构型 分散结构型是焊接控制器与机器人本体控制柜分开，二者采用应答式通信联系，主计算机给出焊接信号后，其焊接过程由焊接控制器自行控制，焊接结束后给主机发出结束信号，以便主机控制机器人移位，其焊接循环如图 18 所示。这种结构的优点是调试灵活，焊接系统可单独伸用，佃需要一定距离的通信，集成度不如中央结构型高。    

          图 18 点焊机器人焊接循环

 T- 焊接控制器控制  T- 机器人主控计算机控制

    T - 焊接周期  F - 电级压力  I - 焊接电流

    

    焊接控制器与本体及示教蜕简的联系信号主要有焊钳大小行程、焊接电流增/减号，焊接时间增减、焊接开始及结束，焊接系统故障等。

     c ．群控系统 群控就是将多台点焊机器人焊机 ( 或普通焊机 ) 与群控计算机相连，以便对同时通电的数台焊机进行控制，实现部分焊机的焊接电流分时交错，限制电网瞬时负载，稳定电网电压保证焊点质量。群控系统的出现可以使车间供电变压器容量大大下降。此外，当某台机器人 ( 或点焊机 ) 出现故障时，群控系统启动备用的点焊机器人或对剩余的机器人重新分配工作，以保证焊接生产的正常进行。

    为了适应群控的需要，点焊机器人焊接系统都应增加“焊接请求”及“焊接允许”信号，并与群控计算机相连。

    (3) 新型点焊机器人系统 最近，点焊机器人与 CAD 系统的通信功能变得重要起来，这种 CAD 系统主要用来离线示教。图 40-19 为含 CAD 及焊接数据库系统的新型点焊机器人系统基本构成。

    (4) 点焊机器人对焊接系统的要求

    1) 应采用具有浮动加压装置的专用焊钳，也可对普通焊钳进行改装。焊钳重量要轻，可具有长、短两种行程·，以便于快速焊接及修整、更换电极、跨越障碍等。

    2) 一体式焊钳的重心应设计在固定法兰盘的轴心线上。

    3) 焊接控制系统应能对阻焊变压器过热、晶闸管过热飞晶闸管短路断路、气网失压、电网电压超限、粘电极等故障进行自诊断及自保护，除通知本体停机外，还应显示故障种类。

     

                  图 19 含 CAD 系统的点焊机器人系统

4) 分散结构型控制系统应具有通信联系接口。能识别机器人本体及手控盒的各种信号，并做出相应的反应。

    3 ． 3 点焊机器人的选择

    在选用或引进点焊机器人时，必须注意以下几点：

    1) 必须使点焊机器人实际可达到的工作空间大于焊接所需的工作空间。焊接所需的工作空间由焊点位置及焊点数量确定。

    2) 点焊速度与生产线速度必须匹配。首先由生产线速度及待焊点数确定单点工作时间，而机器人的单点焊接时间 ( 含加压、通电、维持、移位等 ) 必须小于此值，即点焊速度应大于或等于生产线的生产速度。

    3) 按工件形状、种类、焊缝位置选用焊钳。垂直及近于垂直的焊缝选 C 形焊钳，水平及水平倾斜的焊缝选用 K 形焊钳。

    4) 应选内存容量大，示教功能全，控制精度高的点焊机器人。

    5) 需采用多台机器人时，应研究是否采用多种型号，并与多点焊机及简易直角坐标机器人并用等问题。当机器人间隔较小时，应注意动作顺序的安排，可通过机器人群控或相互间联锁作用避免干涉。

    根据上面的条件，再从经济效益、社会效益方面进行论证方可以决定是否采用机器人及所需的台数、种类等。

4 弧焊机器人

    4 ． 1 弧焊机器人概述

    1) 弧焊机器人的应用范围 弧焊机器人的应用范围很广，除汽车行业之外，在通用机械、金属结构等许多行业中都有应用；这是因为弧焊工艺早已在诸多行业中得到普及的缘故。弧焊机器人应是包括各种焊接附属装置在内的焊接系统，而不只是一一台以规划的速度和姿态携带焊枪移动的单机。图 20 为焊接系统的基本组成，图 21 为适合机器人应用的弧焊方法。

     2) 弧焊机器人的作业性能 在弧焊作业中，要求焊枪跟踪工件的焊道运动，并不断填充金属形成焊缝。因此，运动过程中速度的稳定性和轨迹精度是两项重要的指标。一般情况下，焊接速度约取 5 ～ 50mm／s 、轨迹精度约为 i 0.2 ～ 0.5mm 。由于焊枪的姿态对焊缝质量也有一定影响，因此希望在跟踪焊道的同时，焊枪姿态的可调范围尽量大。作业时，为了得到优质焊缝，往往需要在动作的示教以及焊接条件 ( 电流、电压、速度 ) 的设定上花费大量的劳力和时间，所以除了上述性能方面的要求外，如何使机器人便于操作也是一个重要课题。

    

               图 20 弧焊机器人系统的基本组成

    3) 弧焊机器人的分类 从机构形式划分，既有直角坐标型的弧焊机器人，也有关节型的弧焊机器人。对于小型、简单的焊接作业，机器人有 4 、5 轴即可以胜任了，对于复杂工件的焊接，采用 6 轴机器人对调整焊枪的姿态比较方便。对于特大型工件焊接作业，为加大工作空间，有时把关节型机器人悬挂起来，或者安装在运载小车上使用，

    4) 规格 举一个典型的弧焊机器人加以说明。图 22 和表 3 分别是主机的简图和规格。

    

                  图 21 为适合机器人应用的弧焊方法

 表 40-3 典型弧焊机器人的规格

持 重	5kg， 承受焊枪所必须的负荷能力'
重复位置糟度	±0．1mm，高精度
可控轴数	6轴同时控制，便于焊枪姿态调整
动作方式	各轴单独插补、直线插补、圆弧插补、焊枪端部等速控制(直线、圆弧插补)
速度控制	进给6～1500m…：，焊接速度1～50mm／s，调速范围广(从极低速到高速均可调)
焊接功能	焊接电流、电压的选定，允许在焊接中途改变焊接条件，断弧、粘丝保护功能，焊   接抖动功能 (软件)
存储功能	IC存储器，128kW 、
辅助功能	定时功能、外部输入输出接口 。
应用功能	程序编辑、外部条件判断、异常检查、传感器接口

 

 

 

 

 

 

 

 

    4 ． 2 弧焊机器人系统的构成

    弧焊机器人可以被应用在所有电弧焊、切割技术范围及类似的工艺方法中。最常用的应用范围是结构钢和 CT Ni 钢的熔化极活性气体保护焊 (C02 气体保护焊、 MAG 焊 ) ，铝及特殊合金熔化极惰性气体保护焊 (MIG) ，Cr Ni 钢和铝的加冷丝和不加冷丝的钨极惰性气体保护焊 (TIG) 以及埋弧焊。除气割、等离子弧切割及等离子弧喷涂外还实现了在激光切割上的应用。

     图 20 是一套完整的弧焊机器人系统，它包括机器人机械手、控制系统、焊接装置、焊件夹持装置。夹持装置上有两组可以轮番进入机器人工作范围的旋转工作台。

    (1) 弧焊机器人基本结构 弧焊用的工业机器人通常有 5 个自由度以上，具有 6 个自由度的机器人可以保证焊枪的任意空间轨迹和姿态。图 22 为典型的弧焊机器人的主机简图。点至点方式移动速度可达 60m ／min 以上，其轨迹重复精度可达到 +0.2mm ，它们可以通过示教和再现方式或通过编程方式工作。

    这种焊接机器人应具有直线的及环形内插法摆动的功能。如图 23 的 6 种摆动方式，以满足焊接工艺要求，机器人的负荷为 5kg 。

    

                      图 22  典型弧焊机器人的主机简图

    

                                  图 23 弧焊机器人的 6 种摆动方式

                   a) 直线单摆  b) L形  c) 三角形  d) U形  e) 台形  f) 高速圆弧摆动

    弧焊机器人的控制系统不仅要保证机器人的精确运动，而且要具有可扩充性，以控制周边设备确保焊接工艺的实施。图 24 是一台典型的弧焊机器人控制系统的计算机硬件框图。控制计算机由 8086CPU 做管理用中央处理机单元， 8087 协处理器进行运动轨迹计算，每 4 个电动机由 1 个 8086CPU 进行伺服控制。通过串行 I／O 接口与上一级管理计算机通信；采用数字量 I／O 和模拟量 I／O 控制焊接电源和周边设备。

    该计算机系统具有传感器信息处理的专用 CPU(8085) ，微计算机具有 384K 的 ROM 和 64K 的 RAM ，以及 512K 磁泡的内存，示教盒与总线采用 DMA 方式 ( 直接存储器访问方式 ) 交换信息，并有公用内存 64K 。

    (2) 弧焊机器人周边设备 弧焊机器人只是焊接机器人系统的一部分，还应有行走机构及

    小型和大型移动机架。通过这些机构来扩大工业机器人的工作范围 ( 见图 25) ，同时还具有各种用于接受、固定及定位工件的转胎 ( 见图 26) 、定位装置及夹具。

    在最常见的结构中，工业机器人固定于基座上 ( 见图 20) ，工件转胎则安装于其工作范围内。为了更经济地使用工业机器人，至少应有两个工位轮番进行焊接。

    所有这些周边设备其技术指标均应适应弧焊机器人的要求。即确保工件上的焊缝的到位精度达到 +0．2mm 。以往的周边设备都达不到机器人的要求。为了适应弧焊机器人的发展，新型的周边设备由专门的工厂进行生产。

  

         图 24 弧焊机器人控制系统计算机硬件框图

    鉴于工业机器人本身及转胎的基本构件已经实现标准化，所以，用于每种工件装夹、夹紧、定位、及固定的工具必须重新设计。这种工具既有简单的，用手动夹紧杠杆操作的设备；也有极复杂的全自动液压或气动夹紧系统。必须特别注意工件上焊缝的可接近性。

    根据转胎及工具的复杂性，机器人控制与外围设备之间的信号交换是相当不同的，这一信号交换对于工作的安全性有很大意义。

    (3) 焊接设备 用于工业机器人的焊接电源及送丝设备， 由于参数选择，必须由机器人控制器直接控制。为此，一般至少通过 2 个给定电压达到上述目的。对于复杂过程，例如脉冲电弧焊或填丝钨极惰性气体保护焊时，可能需要 2 ～ 5 个给定电压，电源在其功率和接通持续时间上必须与自动过程相符合，必须安全地引燃，并无故障地工作，使用最多的焊接电源是晶闸管整流电源。近年的晶体管脉冲电源对于工业机器人电弧焊具有特殊的意义。这种晶体管脉冲电源无论是模拟的或脉冲式的，通过其脉冲频率的无级调节，在结构钢、 Cr-Ni 钢及铝焊接时都能保证实现接近无飞溅的焊接。与采用普通电源相比，可以使用更大直径的焊丝，其熔敷效率更高。有很多焊接设备制造厂为工业机器人设计了专用焊接电源，采用微处理机控制，渗以便与工业机器人控制系统交换信号。

    送丝系统必须保证恒定送丝，送丝系统应设计成具有足够的功率，并能调节送丝速度。为了机器人的自由移动，必须采用软管，但软管应尽量短。在工业机器人电弧焊时，由于焊接持续时间长，经常采用水冷式焊枪，焊枪与机器人末端的连接处应便于更换，并需有柔性的环节或制动保护环节，防止示教和焊接时与工件或周围物件碰撞影响机器人的寿命。图 27 为焊枪与机器人连接的一个例子。在装卡焊枪时，应注意焊枪伸出的焊丝端部的位置应符合机器人使用说明书中所规定的位置，否则示教再现后焊枪的位置和姿态将产生偏差。

    

                         图 25 机器人倒置在移动门架上

    

                            图 26 各种机器人专用补胎

  

                     图 27 焊枪的固定

    (4) 控制系统与外围设备的连接 工业控制系统不仅要控制机器人机械手的运动，还需控制外围设备的动作、开启、切断以及安全防护，图 40-28 是典型的控制框图。

     控制系统与所有设备的通信信号有数字量信号和模拟量信号。控制柜与外围设备用模拟信号联系的有焊接电源、送丝机构、以及操作机 ( 包括夹具、变位器等 ) 。这些设备需通过控制系统预置参数，通常是通过 D／A 数模转换器给定基准电压，控制器与焊接电源和送丝机构电源一般都需有电量隔离环响，控制系统对操作机电动机的伺服控制与对机器人伺服控制电动机的要求相仿，通常采用双伺服环。确保工件焊缝到位精度与机器人到位精度相等。

    

                       图 28 是典型的控制框图

数字量信号负担各设备的启动、停止、安全以及状态检测。

    4． 3 弧焊机器人的操作与安全

    (1) 弧焊机器人的操作 工业机器人普遍采用示教方式工作，即通过示教盒的操作键引导到起始点，然后用按键确定位置，运动方式 ( 直线或圆弧插补 ) 、摆动方式、焊枪姿态以及各种焊接参数。同时还可通过示教盒确定周边设备的运动速度等。焊接工艺操作包括引弧、施焊熄弧、填充火口等，亦通过示教盒给定。示教完毕后，机器人控制系统进入程序编辑状态，焊接程序生成后即可进行实际焊接。下面是焊接操作的一个实例 ( 见图 29) 。

    

                      图 29 焊接操作

 

1)F=2500 ，以 TV=2500cm ／min 的速度到达起始点；

    2)SEASA=H1，L1=0,根据 H1 给出起始点 L2=0 ，F=100 ：

    3)ARCON F=35 ，V=30 ；在给定条件下开始焊接I一280 ，TF=0.5 ，SENSTON=H1 并跟踪焊缝；

    4)SENSTON = HI ；给出焊缝结束位置；

    5)CORN=*CHFOIAI ：执行角焊缝程序，CHFOIAI ；

    6)F=300 ， DW=1．5 ；1．5s 后焊接速度为 v=300cm/min ；

    7)F=100 ；以 v=100cm ／ min ，并保持到下一示教点；

    8)ARCON ， DBASE=*DHFL09 ：开始以数据库 *DHFL09 的数据焊接；

    9)arcoff ， vC=20 ， ic=180 ：在要求条件下结束焊接 TC=1.5 ，F=200 ：

    10)F=1000 ;以 v=1000cm ／min 的速度运动：

    11)Dw=1 ， OUTB=2 ， 1s 后，在 #2 点发出 1 个脉冲；

    12)F=100 ：以 v=100cm ／ min 的速度运动；

    13)MULTON=*M ： 执行多层焊接程序·M ；

    14)MULTOFF ， F=200 ：结束多层焊接。

    (2) 弧焊机器人的安全 安全设备对于工业机器人工位是必不可少的。工业机器人应在一个被隔开的空间内工作，用门或光栅保护，机器人的工作区通过电及机械方法加以限制。从安全观点出发，危险常出现在下面几种情况：

    1) 在示教时 这时，示教人员为了更好地观察，必须进到机器人及工件近旁。在此种工作方式下，限制机器人的最高移动速度和急停按键，会提高安全性。

    2) 在维护及保养时 此时，维护人员必须靠近机器人及其周围设备工作及检测操作。

    3) 在突然出现故障后观察故障时 因此，机器人操作人员及维修人员必须经过特别严格的培训。

5 机器人焊接智能化技术

    一般工业现场应用的弧焊机器人大都是示教再现型的，这种焊接机器人对示教条件以外的焊接过程动态变化＼焊件变形和随机因素干扰等不具有适应能力。随着焊接产品的高质量、多品种＼小批量等要求增加，以及应用现场的各种复杂变化，使得直接从供货公和技术要求。这就需要对本体机器人焊接系统进行二次开发。通常包括给焊接机器人配置适当的传感器，柔性周边设备以及相应软件功能，如焊缝跟踪传感、焊接过程传感与实时控制、焊接变位机构以及焊接任务的离线规划与仿真软件等。这些功能大大扩展了基本示教再现焊接机器人的功能，从某种意义上讲，这样的焊接机器人系统已具有一定的智能行为，不过其智能程度的高低由所配置的传感器、控制器以及软硬件所决定。目前，这种焊接机器人智能化系统已成发展趋势，现将相关的智能化技术简要介绍如下。

    5 ． 1 机器人焊接智能化系统技术组成

    机器人焊接智能化系统是建立在智能反馈控制理论基础之上，涉及众多学科综合技术交叉的先进制造系统。除了不同的焊接工艺要求不同的焊接机器人实现技术与相关设备之外，现行机器人焊接智能化系统可从宏观上划分为如图 30 所示的组成部分：

    

            图 30 机器人焊接智能化系统技术组成

    图 30 中机器人焊接智能化系统涉及如下几个主要技术基础：

    1) 机器人焊接任务规划软件系统设计技术；

    2) 焊接环境、焊缝位置及走向以及焊接动态过程的智能传感技术；

    3) 机器人运动轨迹控制实现技术；

    4) 焊接动态过程的实时智能控制器设计；

    5) 机器人焊接智能化复杂系统的控制与优化管理技术。

    5 ． 2 机器人焊接任务规划软件设许技术

    机器人焊接任务职能规划系统的基本任务是在一定的焊接工作区内自动生成从初始状态到目标状态的机器人动作序列、可达的焊枪运动轨迹和最佳的焊枪姿态、以及与之相匹配的焊接参数和控制程序，并能实现对焊接规划过程的自动仿真与优化。

     机器人焊接任务规划可归结为人工智能领域的问题求解技术，其包含焊接路径规划和焊接参数规划两部分。由于焊接工艺及任务的多样性与复杂性，在实际施焊前对机器人焊接的路径和焊接参数方案进行计算机软件规划 ( 即 CAD 仿真设计研究 ) 是十分必要的。这一方面可以大幅度节省实际示教对生产线的占用时间，提高焊接机器人的利用率，另一方面还可以实现机器人运动过程的焊前模拟，保证生产过程的有效性和安全性。

    机器人焊接路径规划的涵义主要是指对机器人末端焊枪轨迹的规划。焊枪轨迹的生成是将一条焊缝的焊接任务进行划分后，得到的一个关于焊枪运动的子任务，可用焊枪轨迹序列 {P} ( ? =1 ，2 ,..., n) 来表示。通过选择和调整机器人各运动关节，得到一组合适的相容关节解序列 J= {A， A，…， An }，在满足关节空间的限制和约束条件下，提高机器人的空间可达性和运动平稳性，完成焊缝上的焊枪轨迹序列。

 

机器人焊接参数规划主要是指对焊接工艺过程中各种质量控制参数的设计与确定。焊接参数规划的基础是参数规划模型的建立，由于焊接过程的复杂性和不确定性，目前应用和研究较多的模型结构主要是基于神经网络理论、模糊推理理论以及专家系统理论等。根据该模型的结构和输入输出关系，由预先获取的焊缝特征点数据可以生成参数规划模型所要求的输入参数和目标参数，通过规划器后即可得到施焊时相应的焊接工艺参数。

    机器人焊接路径规划不同于一般移动机器人的路径规划。它的特点在于对焊缝空间连续曲线轨迹、焊枪运动的无碰，路径以及焊上枪姿态的综合设计与优化。由于焊接参数规划通常需要根据不同的工艺要求、不同的焊缝空间位置以及相异的工件材质和形状作相应的调整，而焊接路径规划和参数规划又具有一定的相互联系，因此对它们进行联合规划研究具有实际的意义。对焊接质量来讲，焊枪的姿态路径和．焊接参数是一个紧密耦合的统一整体。一方面在机器人路径规划中的焊枪姿态决定了施焊时的行走角和工作角，机器人末端执行器的运动速度也决定了焊接速度，而行走角、工作角、焊接速度等都是焊接参数的重要内容；另一方面，从焊接工艺和焊接质量控制角度讲，焊接速度、焊枪行走角等参数的调整由必须在机器人运动路径规划中得以实现。而从焊缝成形的规划模型来看，焊接电流、电弧电压、焊枪运动速度、焊接行走角 4 个量又必须有机地配合才能较好。地实现对焊缝成形的控制。因此焊接路径和焊接参数是一个有机的统一整体，必须进行焊接路径和焊接参数的联合规划。

    根据焊缝成形的规划模型以及弧焊机器人焊接程序的结构，可以构造联合规划系统的结构，如图 31 所示。规划．系统各部分的意义及工作流程简述如下：

    

              图 31 机器人焊接路径和参数联合规划图

    1) 焊缝信息数据为规划系统提供了一个规划对象，它是一种数据结构，描述了焊缝的空间位置和接头形式，以及焊缝成形的尺寸要求；

    2) 参数规划器是从焊接工艺上进行的参数规划，规划器模型输出焊接工艺参数文件和机器人焊枪姿态调整数据；

    3) 姿态调整数据文件结合焊缝位置信息数据文件，生成焊枪运行轨迹 ( 包括运行速度 ) ，然后通过焊接路径规划器：

    4) 路径规划器是一种人工智能状态的搜索模型，通过设计相应的启发函数和罚函数，结合机器人逆运动学解算方法，在机器人关节空间搜索和规划出一条运动路径，该规划器主要是为了提高机器人的运动灵活性和可达性，实现对各种复杂的空间焊缝以及闭合焊缝的路径规划；

    5) 路径规划器能输出满足关节相容性的笛卡尔坐标运动程序和关节坐标运动程序：

    6) 机器人综合程序将焊接工艺参数文件和焊接路径规划程序结合在一起，自动生成实际的焊接机器人系统的可执行程序，从而实现对焊接路径和焊接参数的联合规划，并达到相应的焊缝成形质量目标。

    5 ． 3 机器人焊接传感技术

    人的智能标志之一是能够感知外部世界并依据感知信息而采取适应性行为。要使机器人焊接系统具有一定的智能，研究机器人对焊接环境、焊缝位置及走向以及焊接动态过程的智能传感技术是十分必要的。机器人具备对焊接环境的感知功能可利用计算技术视觉技术实现，将对焊接工件整体或局部环境的视觉模型作为规划焊接任务、无碰路径及焊接参数的依据，这里需要建立三维视觉硬件系统，以及实现图像理解、物体分割、识别算法软件等技术。

     视觉焊缝跟踪传感器是焊接机器人传感系统的核心和基础之一。为了获取焊缝接头的三维轮廓并克服焊接过程中弧光的干扰，机器人焊缝跟踪识别技术一般是采用激光、结构光等主动视觉的方法，从而正确导引机器人焊枪终端沿实际焊缝完成期望的轨迹运动。由于采用的主动光源的能量大都比电弧光的能量小，一般将这种传感器放在焊枪的前端以避开弧光直射的干扰。主动光源一般为单光面或多光面的激光域扫描的激光束水山工业 os 且肃缺的 瞄姑扭价曙檀辱馏健权层处理稳定、简单、实用性好。

    结构光视觉是主动视觉焊缝跟踪的另一种形式，相应的传感器主要有两部分组成：一个是投影器，用它的辐射能量形成一个投影光面；一个是光电位置探测器件，常采用面阵 CCD 摄像机。它们以一定的位置关系装配后，并配以一定的算法，便构成了结构光视觉传感器，它能感知投影面上所有可视点的三维信息。一条空间焊缝的轨迹可看成是由一系列离散点构成的，其密集程度根据控制的需要而定，焊缝坐标系的原点便建立在这些点上，传感器每次测得一个焊缝点位姿并可获得未知焊缝点的位姿启发信息。导引机器人焊枪完成整个光滑连续焊缝的跟踪。

    焊接动态过程的实时检测技术主要指在焊接过程中对熔池尺寸、熔透、成形以及屯弧行为等参数的在线检测，从而实现焊接质量的实时控制。由于焊接过程的：弧光干扰复杂的物理化学反应、强非线性以及大量的不确定性因素的作用，使得对焊接过程可靠而实用的检测成为瞩目的难题。长期以来；已有众多学者探索过用多种途径及技术手段检测尝试，在一定条件下取得了成功，各种不同的检测手段、信息处理方法以及不同的传感原理、技术实现手段，实质上是要求综合技术的提高。从熔池动态变化和熔透特征检测来看，目前认为计算机视觉技术、温度场测量、熔池激励振荡、电弧传感等方法用于实时控制的效果较好。

 

5 ． 4 焊接动态过程智能控制技术

    焊接动态过程是一个多因素影响的复杂过程，尤其是在弧焊动态过程中对焊接熔池尺寸 ( 即熔宽、熔深、熔透及成形等焊接质量 ) 的实时控制问题，由于被控对象的强非线性、多变量耦合、材料的物理化学变化的复杂性，以及大量随机干扰和不确定因素的存在，使得有效地实时控制焊接质量成为焊接界多年来瞩目的摊题。也是实现焊接机器人智能化系统不可逾越的关键问题。

    由于经典及现代控制理论所能提供的控制器设计方法是基于被控对象的精确数学模型建模的，而焊接动态过程不可能给出这种可控的数学模型，因此对焊接过程也难于应用这些理论方法设计有效的控制器。

    近年来随着模拟人类智能行为的模糊逻辑、人工神经网络、专家系统等智能控制理论方法的出现，使得我们有可能采用新思路来设计模拟焊工操作行为的智能控制器，以期解决焊接质量实时控制的难题。目前已有一些学者将模糊逻辑、人工神经网络、专家推理等人工智能技术综合运用于机器人系统焊接动态过程控制问题。

    针对实际的焊接动态过程控制对象，智能控制器的设计需要许多技巧性的工作，尤其在控制器的实时白适应与自学习算法研究及其系统实现尚有许多问题，而且对不同的焊接工艺、不同的检测手段都将导致不同的智能控制器设计方法。焊接动态过程智能控制器与焊接机器人系统设计结合起来，将使机器人焊接智能化技术有实质性的提高。

    5 ． 5 机器人焊接智能化集成系统

    对于以焊接机器人为主体的包括焊接任务规划、各种传感系统、机器人轨迹控制以及焊接质量智能控制器组成的复杂系统，要求有相应的系统优化设计结构与系统管理技术。从系统控制领域的发展分类来看，可将机器人焊接智能化系统归结为一个复杂系统的控制问题。这一问题在近年的系统科学的发展研究中已有确定的学术地位，已有相当的学者进行这一方向的研究。目前对这种复杂系统的分析研究主要集中在系统中存在的各种不同性质的信息流的共同作用，系统的结构设计优化及整个系统的管理技术方面。随着机器人焊接智能化控制系统向实用化发展，对其系统的整体设计、优化管理也将有更高的要求，这方面研究工作的重要性将进一步明确。

    下面给出一个典型的以弧焊机器人为中心的智能化焊接系统的技术构成，如图 40-32 所示。 综上所述，在焊接机器人技术的现阶段，发展与焊接工艺相关设备的智能化系统是适

    宜的。这种系统可以作为一个焊接产品柔性加工单元 (WFMC) 相对独立，也可以作为复合柔性制造系统 (FMS) 的子单元存在，技术上具有灵活的适应性。另外，研究这种机器人焊接智能化系统作为向更高目标——制造具有高度自主能力的智能焊接机器人的一个技术过渡也是不可缺少的。

    

                  图 32 基本机器人焊接智能化焊接系统

    6 焊接机器人主要技术指标

    选择和购买焊接机器人时，全面和确切地了解其性能指标十分重要。使用机器人时，掌握其主要技术指标更是正确使用的前提。各厂家在其机器人产品说明书上所列的技术指标往往比较简单，有些性能指标要根据实用的需要在谈判和考察中深入了解。

     焊接机器人的主要技术指标可分为两大部分，机器人的通用指标和焊接机器人的专门指标。

    (1) 机器人通用技术指标

    1) 自由度数 这是反映机器人灵活性的重要指标。一般来说，有 3 个自由度数就可以达到机器人工作空间任何一点，但焊接不仅要达到空间某位置，而且要保证焊枪 ( 割具或焊钳 ) 的空间姿态。因此，对弧焊和切割机器人至少需要 5 个自由度，点焊机器人需要 6 个自由度。

    2) 负载 指机器人末端能承受的额定载荷，焊枪及其电缆、割具及气管、焊钳及电缆、冷却水管等都属负载。因此，弧焊和切割机器人的负载能力为 6 ～ 10kg，点焊机器人如使用一体式变压器和焊钳一体式焊钳，其负载能力应为 60 ～ 90kg ，如用分离式焊钳，其负载能力应为 40 ～ 50kg。

3) 工作空间 厂家所给出的工作空间是机器人未装任何末端操作器情况下的最大可达空间，用图形来表示。应特别注意的是，在装上焊枪 ( 或焊钳 ) 等后，又需要保证焊枪姿态。实际的可焊接空间，会比厂家给出的小一层，需要认真地用比例作图法或模型法核算一下，以判断是否满足实际需要。

    4) 最大速度 这在生产中是影响生产效率的重要指标。产品说明书给出的是在各轴联动情况下，机器人手腕末端所能达到的最大线速度。由于焊接要求的速度较低，最大速度只影响焊枪 ( 或焊钳 ) 的到位、空行程和结束返回时间。一般情况下，焊接机器人割机器人要视不同的切割方法而定。

    5) 点到点重复精度 这是机器人性能的最重要指标之一。对点焊机器人，从工艺要求出发，其精度应达到焊钳电极直径的 1／2 以下，即+ 1 ～ 2mm 。对弧焊机器人，则应小于焊丝直径的 1／2 ，即 0．2 ～ 0．4mm 。

    6) 轨迹重复精度 这项指标对弧焊机器人和切割机器人十分重要，但各机器人厂家都不给出这项指标，因为测量比较复杂。但各机器人厂家内部都做这项测量，应坚持索要其精度数据，对弧焊和切割机器人，其轨迹重复精度应小于焊丝直径或割具切孔直径的 1／2 ，一般需要达到 +0．3 ～ 0.5mm 以下。

    7) 用户内存容量 指机器人控制器内主计算机存储器的容量大小。这反映了机器人能存储示教程序的长度，它关系到能加工工件的复杂程度。即示教点的最大数量。一般用能存储机器人指令的系数和存储总字节 (Byte) 数来表示，也有用最多示教点数来表示。

    8) 插补功能 对弧焊、切割和点焊机器人，都应具有直线插补和圆弧插补功能。

    9) 语言转换功能 各厂机器人都有自己的专用语言，但其屏幕显示可由多种语言显示，例如 ASEA 机器人可以选择英、德、法、意、西班牙、瑞士等国语言显示。这对方便本国工人操作十分有用。我国国产机器人可用中文显示。

    10) 自诊断功能 机器人应具有对主要元器件、主要功能模块进行自动检查、故障报警、故障部位显示等功能。这对保证机器人快速维修和进行保障非常重要。因此，自诊断功能是机器人的重要功能，也是评价机器人完善程度的主要指标之一。现在世界上名牌工业机器人都有 30 ～ 50 个自诊断功能项，用指定代码和指示灯方式向使用者显示其诊断结果及报警。

    11) 自保护及安全保障功能 机器人有自保护及安全保障功能。主要有驱动系统过热自断电保护飞动作超限位自断电保护、弘超逮自断电保护等等，它起到防止机器人伤人活损伤周边设备，在机器人的工作部位装有各类触觉触或接近觉传感器，并能使机器人自动停止工作。

    (2) 焊接机器人专用技术指标

    1) 可以适用的焊接或切割方法 这对弧焊机器人尤为重要。这实质上反映了机器人控制和驱动系统抗干扰的能力。现在一般弧焊机器人只采用熔化极气体保护焊方法，因为这些焊接方法不需采用高频引弧起焊，机器人控制和驱动系统没有特殊的抗干扰措施，能采用钨极氩弧焊的弧焊机器人是近几年的新产品，它有一套特殊的抗干扰措施。这一点在选用机器人时要加以注意。

    2) 摆动功能 这对弧焊机器人甚为重要，它关系到弧焊机器人的工艺性能。现在弧焊机器人的摆动功能差别很大，有的机器人只有固定的几种摆动方式，有的机器人只能在 x-y 平面内任意设定摆动方式和参数，最佳的选择是能在空间 (x-y ，z) 范围内任意设定摆动方式和参数。

    3) 焊接户点示教功能 这是一种在焊接示教时十分有用的功能，即在焊接示教时，先示教焊缝上某一点的位置，然后调整其焊枪或焊钳姿态，在调整姿态时，原示教点的位置完全不变。实际是机器人能自动补偿由于调整姿态所引起的户点位置的变化，确保户点坐标，以方便示教操作者。

    4) 焊接工艺故障自检和自处理功能 这是指常见的焊接工艺故障，如弧焊的粘丝、断丝、点焊的粘电极等，这些故障发生后，如不及时采取措施，则会发生损坏机器人或报废工件等大事故。因此，机器人必须具有检出这类故障并实时自动停车报警的功能；

    5) 引弧和收弧功能 为确保焊接质量，需要改变参数。在机器人焊接中，在示教时应能设定和修改，这是弧焊机器人必不可少的功能。