一、機器人的發展歷史

早在三千多年前的西周時代，我國就出現了能歌善舞的木偶，稱為“倡者”，這可能是世界上最早的“機器人”。

在近代，隨著第一次、第二次工業革命，各種機械裝置的發明與應用，世界各地出現了許多“機器人”玩具和工藝品。這些裝置大多由時鐘機構驅動，用凸輪和杠桿傳遞運動。

1920年，捷克作家K.凱比克在一科幻劇本中首次提出了ROBOT（漢語前譯為“勞伯”）這個名詞。現在已被人們作為機器人的專用名詞。

1950年美國作家I.阿西莫夫提出了機器人學（Robotics）這一概念，并提出了所謂的“機器人三原則”，即： 1.機器人不可傷人；2.機器人必須服從人給與，但不和（1）矛盾的指令；3.在與（1）、（2）原則不相矛盾的前提下，機器人可維護自身不受傷害。

本世紀50、60年代，隨著機構理論和伺服理論的發展，機器人進入了使用化階段。1954年美國的G.C.Devol發表了“通用機器人”專利；1960年美國AMF公司生產了柱坐標型Versatran機器人，可作點位和軌跡控制，這是世界上第一種用于工業生產上的機器人。

70年代，隨著計算機技術、現代控制技術、傳感技術、人工智能技術的發展，機器人得到了迅速發展。1974年Cincinnati Milacron公司開發成功多關節機器人；1979年，Unimation公司又推出了PUMA機器人，它是一種多關節、全電動驅動、多CPU二級控制；采用VAL專用語言；可配視覺、觸覺、力覺傳感器，在當時是一種技術先進的工業機器人。現在的工業機器人結構大體上是以此為基礎的。

這一時期的機器人屬于“示教再現”（Teach-in / Playback）型機器人。只具有記憶、存儲能力，按相應程序重復作業，但對周圍環境基本沒有感知與反饋控制能力。這種機器人被稱作第一代機器人。

進入80年代，隨著傳感技術，包括視覺傳感器、非視覺傳感器（力覺、觸覺、接近覺等）以及信息處理技術的發展，出現了第二代機器人—有感覺的機器人。它能夠獲得作業環境和作業對象的部分有關信息，進行一定的實時處理，引導機器人進行作業。第二代機器人已進入了使用化，在工業生產中得到廣泛應用。

第三代機器人是目前正在研究的“智能機器人”。它不僅具有比第二代機器人更加完善的環境感知能力，而且還具有邏輯思維、判斷和決策能力，可根據作業要求與環境信息自主地進行工作。

二、機器人的定義和基本組成

由于研究的側重點不同，對于機器人的定義，國際上目前尚未有明確的統一標準。綜合各種定義，可將機器人理解為：機器人是一種在計算機控制下的可編程的自動機器，根據所處的環境和作業需要，它具有至少一項或多項擬人功能，另外還可能程度不同地具有某些環境感知能力（如視覺、力覺、觸覺、接近覺等），以及語言功能乃至邏輯思維、判斷決策功能等，從而使它能在要求的環境中代替人進行作業。

機器人一般由以下部分組成：

1. 機械本體

機器人的機械本體機構基本上分為兩大類：一類是操作本體機構，它類似人的手臂和手腕，配上各種手爪與末端操作器后可進行各種抓取動作和操作作業，工業機器人主要采用這種結構。另一類為移動型本體結構，主要目的是實現移動功能，主要有輪式、履帶式、足腿式結構以及蛇行、蠕動、變形運動等機構。壁面爬行、水下推動等機構也可歸于這一類。

2.驅動伺服單元

機器人本體機械結構的動作是依靠關節機器人的關節驅動，而大多數機器人是基于閉環控制原理進行的。伺服控制器的作用是使驅動單元驅動關節并帶動負載超減少偏差的方向動作。已被廣泛應用的驅動方式有，液壓伺服驅動、電機伺服驅動，近年來氣動伺服驅動技術也有一定進展。

3.計算機控制系統

各關節伺服驅動的指令值由主計算機計算后，在各采樣周期給出。主計算機根據示教點參考坐標的空間位置、方位及速度，通過運動學逆運算把數據轉變為關節的指令值。

通常的機器人采用主計算機與關節驅動伺服計算機兩級計算機控制，有時為了實現智能控制，還需對包括視覺等各種傳感器信號進行采集、處理并進行模式識別、問題求解、任務規劃、判斷決策等，這時空間的示教點將由另一臺計算機上級計算機根據傳感信號產生，形成三級計算機系統。

4.傳感系統

為了是機器人正常工作，必須與周圍環境保持密切聯系，除了關節伺服驅動系統的位置傳感器（稱作內部傳感器）外，還要配備視覺、力覺、觸覺、接近覺等多種類型的傳感器（稱作外部傳感器）以及傳感信號的采集處理系統

5. 輸入/輸出系統接口

為了與周邊系統及相應操作進行聯系與應答，還應有各種通訊接口和人機通信裝置。工業機器人提供一內部PLC，它可以與外部設備相聯，完成與外部設備間的邏輯與時實控制。一般還有一個以上的串行通訊接口，以完成磁盤數據存儲、遠程控制及離線編程、雙機器人協調等工作。一些新型機器人還包括語音合成和識別技術以及多媒體系統，實現人機對話。

三、弧焊機器人的選購應用

首先，為了滿足機器人工作空間內任一位姿可達，要有5個自由度，但為了避障，一般應有6個自由度。對于焊接機器人，焊槍送絲機的重量一般都不大，為5Kg至6Kg。由于機器人的空間機構構形不同，即使同樣負載，連桿尺寸相近的機器人其空間運動范圍也是相差很大的，一般說，平行四邊形結構的機器人空間運動范圍小于關節型機器人。所以，吊裝或壁裝機器人一般用關節型機器人。點到點的運動精度一般為+/-0.1mm或+/-0.05mm，最大運動速度為1m/s至1.5m/s；在價格相近的情況下，盡量選擇精度高，運動速度大的產品，因為以上指標反映了機器人的全面素質，同時也與機器人性能衰減有關。

關于I/O功能，一般機器人的I/O接口除了可被主程序（JOB）尋址操作外，還可以進行內部PLC式編程；對于內部PLC的要求，主要是性能可靠，因為受應用限制，它比一般的通用PLC功能要差一些，一般只具備最基本的邏輯和時序功能，故對性能要求不能太高。運動插補功能一般要求具有關節，直線，圓弧等功能就可以了。現在的機器人一般都有比較完善的自診斷和安全防護功能；一般機器人的平均無故障時 間大約為20000小時以上——即按一天兩班工作制（16小時/天），五年內不會發生故障。對于弧焊機器人，為了完成模仿人焊接的動作而得到高質量的焊縫，還要求有擺動功能，有了這種功能，機器人也就具備了以電弧作傳感器進行焊縫跟蹤的條件。對于第二代弧焊機器人，除了有示教再現功能外，還應具有一定的對周圍環境的適應能力，比如焊接開始點檢測和焊縫跟蹤功能。對于焊縫跟蹤功能，目前已經發展了如機械接觸式、電磁感應式、電弧感應式、光電感應式和視覺傳感器等。關于弧焊機器人的輔助設備如焊機，送絲機，焊槍及焊槍清理裝置，水冷裝置等要求有比較高的可靠性。機器人焊槍是一個非常重要的部件，應當特制。對于工程機械或大型設備制造和汽車工業的焊接，有條件的廠家應盡量選擇好一些的焊槍和焊槍清理設備，一定會從中受益的。

四、點焊機器人的選購應用

點焊機器人對于運動的要求一般不象弧焊機器人那么嚴格(理論上甚至只要求點到點的運動功能)，點到點重復定位精度為+/-0.5mm以下就可以了，對軌跡的重復定位精度要求也不太嚴格，只要運動范圍滿足生產要求就可以了；對機器人的要求是力量大，結構剛性好，結實可靠，點焊機器人的主要選擇指標在點焊設備。焊鉗和電源是點焊機器人附助設備中最重要的設備，電源的效率直接決定機器人負載的大小和水流量的多少，并且由于點焊設備耗能極大，所以提高電源效率對節能具有重大點意義，一體化焊鉗主要就看它的電源變壓器質量。當車間里點焊機很多時，耗電量極大，如果光靠提高車間供電變壓器的容量，勢必造成資源和金錢的浪費，而且當多臺焊機同時工作時，容易造成電網負載陡增，電網電壓陡降的情況，因此，應設置焊接群控系統，對多臺焊機進行群控，實現焊接電流的分時交錯，穩定電網電壓，保證焊點的質量。焊鉗的選擇主要看形狀是否能適應工作要求，再有就是要看水、氣路和接頭是否設計合理，是否易發生漏氣、漏水事故。電纜的選擇也很重要，要求選用無感電纜。對于一體化焊鉗，由于將電網動力電直接接到焊接變壓器上，如果將電源線隨意放置，那么由于機器人的不斷運動，會與電源線發生磨擦，如果導線裸露，后果不堪設想，因此，一要選擇耐磨電纜，二要把電纜隨機器人固定好或干脆用耐磨軟管套在電纜外邊。有的機器人生產廠家的產品設計時考慮的很周到，可以將水、電、氣等管線穿過機器人本體內部或能很方便地固定于機器人本體上，這樣就避免了出現以上后果的可能。壓縮空氣和水的供應質量也很重要，必須先經過過濾，去除水中的雜質和空氣中的塵埃顆粒，否則時間久了會發生堵塞或腐蝕，造成水壓、氣壓不足，影響產品的質量和焊鉗的壽命。