焊接传感器焊接机器人由示教再现型向智能型发展，增强其柔性和适应性，传感器是必不可少的。焊接机器人作为工业机器人应用为典型的代表，在制造业生产中扮演着非常重要的角色。对于自主焊接来说，传感器感知外部环境的变化通知机器人，机器人实时调整工作状态，以适应环境的变化这一点对于焊接来说尤为重要。在实际焊接过程中，焊接条件是经常变化的，如加工和装配上的误差会造成焊缝位置和尺寸的变化，焊接过程中工件受热及散热条件改变会造成焊道变形和熔透不均。为了克服机器人焊接过程中各种不确定性因素对焊接质量的影响，需提高机器人作业的智能化水平和工作的可靠性，要求弧焊机器人系统不仅能实现空间焊缝的自动实时跟踪，而且还能实现焊接参数的在线检测、调整和焊缝质量的实时控制。目前，应用比较成熟的传感器主要是焊缝跟踪传感器，主要有电弧跟踪和激光跟踪两大类，分别如图所示。电弧跟踪传感优点是简单，不用附加另外的传感装置，但它只适用于熔化极焊接场合。目前很多商用机器人已具有电弧跟踪传感功能。在高速列车生产中，北车集团已经采用多套机器人系统进行铝合金车体的焊接，其转向架的焊接已经可用焊接机器人来完成。激光跟踪传感由于其优越的性能，已成为有前途、发展快的焊接传感器。由激光二极管发射的激光束入射到工件表面，经金属表面反射，由CCD摄像机接收成像。可以看到，当工件位置不同时，激光光斑成像在CCD上的位置是不同的。如果已知激光入射角度，通过图像上的光斑位置，就可以计算出工件上点的三维信息。除了这种点式激光光源，目前更多的焊缝激光传感器采用激光条纹作为光源。加拿***ervorobot和英国META公司已有商业化的产品出售。这类***的激光焊缝跟踪传感器的售价一般在20万元以上，比机器人本体还要昂贵。传感结果通过数据接口传输给机器人控制，由控制器发出指令对机器人的运动进行调整。点焊机器人的特点由于采用了一体化焊钳，焊接变压器装在焊钳后面，所以点焊机器人的变压器必须尽量小型化。当前，世界各工业强国都致力于智能机器人及智能制造技术的研发，智能化水平已成为衡量一个***制造水平的重要标志。对于容量较小的变压器可以用50Hz工频交流，而对于容量较大的变压器，工业上已经开始采用逆变技术把50Hz工频交流变为600～700Hz交流，使变压器的体积减少、减轻。变压后可以直接用600～700Hz交流电焊接，也可以再进行二次整流，用直流电焊接，焊接参数由定时器调节。目前，新型定时器已经微机化，因此机器人控制柜可以直接控制定时器，无需另配接口。点焊机器人的焊钳，用电伺服点焊钳，焊钳的张开和闭合由伺服电机驱动，码盘反馈，使焊钳的张开度可以根据实际需要任意选定并预置，而且电极间的压紧力也可以无级调节。电伺服点焊钳具有如下优点：（1）每个焊点的焊接周期可大幅度降低，因为焊钳的张开程度是由机器人控制的，机器人在点与点之间的移动过程，焊钳就可以开始闭合；而焊完一点后，焊钳一边张开，机器人就可以一边位移，不必等机器人到位后，焊钳才闭合或焊钳完全张开后机器人再移动。（2）焊钳张开度可以根据工件的情况任意调整，只要不发生碰撞或干涉，可尽可能减少张开度，以节省焊钳开度，节省焊钳开合所占的时间。（3）焊钳闭合加压时，不仅压力大小可以调节，而且在闭合时两电极是轻轻闭合，可减少撞击变形和噪声。焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人焊接采用的是富混合气体保护焊，焊接过程中出现的焊接缺陷一般有焊偏、咬边、气孔等几种，具体分析如下：(1)出现焊偏可能为焊接的位置不正确或焊枪寻找时出现问题。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。图1a、b表示弧焊机器人和点焊机器人的基本组成。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。其中，1、2、3轴可将末端工具送到不同的空间位置，而4、5、6轴解决工具姿态的不同要求。焊接机器人本体的机械结构主要有两种形式：一种为平行四边形结构，一种为侧置式（摆式）结构，如图2a、b所示。由激光二极管发射的激光束入射到工件表面，经金属表面反射，由CCD摄像机接收成像。侧置式（摆式）结构的主要优点是上、下臂的活动范围大，使机器人的工作空间几乎能达一个球体。因此，这种机器人可倒挂在机架上工作，以节省占地面积，方便地面物件的流动。但是这种侧置式机器人，2、3轴为悬臂结构，降低机器人的刚度，一般适用于负载较小的机器人，用于电弧焊、切割或喷涂。平行四边形机器人其上臂是通过一根拉杆驱动的。拉杆与下臂组成一个平行四边形的两条边。故而得名。早期开发的平行四边形机器人工作空间比较小（局限于机器人的前部），难以倒挂工作。但80年代后期以来开发的新型平行四边形机器人（平行机器人），已能把工作空间扩大到机器人的顶部、背部及底部，又没有测置式机器人的刚度问题，从而得到普遍的重视。这种结构不仅适合于轻型也适合于重型机器人。近年来点焊用机器人（负载100～150kg）大多选用平行四边形结构形式的机器人。果工件在整个焊接过程中无需变位，就可以用夹具把工件***在工作台面上，这种系统既是不过的了。但在实际生产中，更多的工件在焊接时需要变位，使焊缝处在较好的位置（姿态）下焊接。(4)飞溅过多可能为焊接参数选择不当、气体组分原因或焊丝外伸长度太长，可适当调整功率的大小来改变焊接参数，调节气体配比仪来调整混合气体比例，调整焊枪与工件的相对位置。对于这种情况，变位机与机器人可以是分别运动，即变位机变位后机器人再焊接；也可以是同时运动，即变位机一边变位，机器人一边焊接，也就是常说的变位机与机器人协调运动。这时变位机的运动及机器人的运动复合，使焊枪相对于工件的运动既能满足焊缝轨迹又能满足焊接速度及焊枪姿态的要求。实际上这时变位机的轴已成为机器人的组成部分，这种焊接机器人系统可以多达7-20个轴，或更多。的机器人控制柜可以是两台机器人的组合作12个轴协调运动。其中一台是焊接机器人、另一台是搬运机器人作变位机用。)