焊接作为工业裁缝，是现在工业制造最主要的加工工艺，也是衡量一个国家制造业水平的重要标杆。焊接机器人作为工业机器人最重要应用板块发展非常迅速，已广泛应用于工业制造各领域，占整个工业机器人应用40%左右。在实际应用中，焊接机器人总是结合行业和用户情况形成系统集成，将除焊接机器人本体以外的各功能单元等通过系统集成为成套自动化、信息化、智能化系统（单元），形成满足用户需求的总体解决方案。一般来讲，焊接机器人系统集成作为机器人应用下游，是机器人大规模普及应用和提升用户制造水平的关键，其市场份额总体是焊接机器人本体的5倍以上；在高端应用市场，其份额更高。焊接机器人系统集成总体水平的高低，是决定机器人在焊接领域是否规模应用的重要因素，也是真正提升以焊接工艺为主的制造业水平的关键。

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。

2、焊接机器人系统集成与焊接机器人的关联和区别

比如在汽车车身焊装工艺设计时，对产品的工艺分块是关键。目前，在大多数的制造工厂，车身焊接工艺水平主要取决于设计师的经验，尚无法判断设计方案的优劣。为了提高工艺设计水平，必须采用计算机模拟技术来进行虚拟工厂设计。通过计算机模拟技术与设计师经验相结合，优化焊装车间平面布置和工作单元布局，预研工艺对产品的影响和各工序间的关联，校验所需设备数量和对自动化设备的需求，计算生产面积和所需工人数，对焊装线上的机器人、自动化设备及人体作业进行仿真分析。这种生产线的基本要求是：（1)、自动化柔性系统；(2)、轻便组合式智能自动焊机。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、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。

4、 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，近年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。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。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。

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）。

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。

6、 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。

7、 焊接机器人系统集成存在问题及思考

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。

4）焊接机器人系统集成行业问题

我国大多数焊接机器人系统集成商规模很小，综合技术水平、总体解决方案能力和服务能力都很弱，市场竞争力差，运营情况不好，基本都在勉强维系或苦苦挣扎，面临被淘汰的危险。目前行业已经显示出洗牌的迹象，一些具有较强的总体解决方案能力的公司必将越做越大。

5） 人才问题

由于机器人产业是近些年出现的新型行业，且发展迅速，加之焊接机器人系统集成需要从机器人应用到焊接工艺、机械设计、传感和识别技术、自动控制、信息采集及传输等一系列“高大上”技术，所以这方面高端人才严重不足。

结语

在焊接机器人领域，我国首先要重视人才的聚集；其次，在焊接机器人应用方面拥有自己的核心技术，拥有较强的总体方案解决能力，如焊接工艺方面的、焊缝识别和在线跟踪方面的、离线编程技术、多机器人联控等；在有一定体量的细分行业形成自己的技术优势和营销优势，形成品牌的影响力；以焊接机器人集成应用为核心，向前后端工序延伸，如机器人搬运、机床上下料、焊缝打磨、抛光、工件整形、自动物流、各环节的信息化数据采集，形成具有自动化生产线的总体解决能力，这是焊接机器人系统集成商需要解决的核心问题。

此外，我国还必须注意行业分工，在行业内引导系统集成的基本通用单元走向标准化（如变位机、清枪剪丝机、焊枪等），总体形成通用部件标准化、批量化集约生产，技术含量较高的部分有专业公司配套（如跟踪、视觉和信息采集等技术），形成以实力较强、总体解决方案能力强的企业为龙头，中小企业分工协作配套的共赢局面。同时，建议关注简单机器人站及周边设备销售服务的区域化、本地化趋势，关注机器人应用人才培训以及机器人使用、保养、维护的后服务项目。

总之，焊接机器人系统集成行业总体来讲市场越来越大，目前低端市场竞争激烈，市场呼唤具有较强实力的企业整合、联合，提升技术研发和总体解决方案能力；规模较小的企业应该走差异化或为大企业分包配套之路。