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第1章 焊接机器人概论1

1.1 焊接自动化与智能化1

1.1.1 焊接自动化与智能化发展现状1

1.1.2 自动化与智能化在焊接生产中的意义2

1.1.3 焊接机器人技术2

1.2 国内外焊接机器人应用概况6

1.2.1 工业机器人与焊接机器人的发展6

1.2.2 工业机器人行业统计数据9

1.2.3 焊接机器人应用的典型案例13

1.3 焊接机器人的分类16

1.3.1 按机器人自动化技术发展程度分类16

1.3.2 按性能指标分类16

1.3.3 按所采用的焊接工艺方法分类16

1.3.4 按产业模式分类17

1.4 焊接机器人及系统特征17

1.4.1 工业机器人的一般结构17

1.4.2 焊接机器人的系统构成19

1.4.3 焊接机器人应用环境及适应性要求19

参考文献19

第2章 工业机器人本体结构及其特征22

2.1 工业机器人的基本构成22

2.1.1 机器人本体结构形式23

2.1.2 机器人关节驱动机构26

2.1.3 机器人关节传动机构28

2.1.4 机器人关节常用减速机构29

2.2 工业机器人运动控制34

2.2.1 位姿描述与坐标变换34

2.2.2 工业机器人运动学37

2.2.3 工业机器人位置控制40

2.3 焊接机器人本体特征45

2.3.1 焊枪电缆内置型机器人46

2.3.2 自由度焊接机器人46

参考文献48

第3章 机器人焊接系统组成49

3.1 典型焊接机器人工作站50

3.1.1 弧焊机器人工作站50

3.1.2 点焊机器人工作站52

3.2 机器人本体及控制器53

3.2.1 ABB机器人54

3.2.2 Motoman机器人56

3.2.3 KUKA机器人57

3.2.4 Fanuc机器人58

3.3 机器人配套焊接电源60

3.3.1 概述60

3.3.2 弧焊电源系统61

3.3.3 电阻焊设备65

3.4 机器人变位机68

3.4.1 单轴变位机68

3.4.2 双轴变位机68

3.4.3 三轴变位机70

3.4.4 复合型变位机71

3.5 机器人配套焊接工装（典型工件举例说明）72

第4章 焊接机器人传感和控制技术76

4.1 焊接机器人传感技术及传感器应用76

4.1.1 旋转编码器77

4.1.2 接近觉传感器78

4.1.3 焊接电流和电弧电压传感器81

4.1.4 电弧传感的焊缝跟踪83

4.1.5 基于视觉的焊缝信息传感器85

4.1.6 焊接熔池信息的传感87

4.2 焊接机器人的控制技术87

4.2.1 焊接机器人的示教技术原理及应用实例88

4.2.2 焊接机器人离线编程技术及应用91

4.2.3 焊接机器人的路径跟踪93

4.3 机器人焊接质量信息化技术97

4.3.1 基于视觉的焊接质量信息化97

4.3.2 基于电弧传感的在线焊接质量信息化99

参考文献101

第5章 机器人焊接工艺102

5.1 熔化极气体保护焊102

5.1.1 熔化极气体保护焊的原理102

5.1.2 熔化极气体保护焊的特点102

5.1.3 熔化极气体保护焊的应用103

5.1.4 熔化极氩弧焊的焊接参数103

5.1.5 其他熔化极气体保护焊焊接方法104

5.2 钨极惰性气体保护焊124

5.2.1 TIG焊的原理124

5.2.2 TIG焊的特点124

5.2.3 TIG焊的应用126

5.2.4 其他TIG焊接技术126

5.3 等离子弧焊131

5.3.1 等离子弧原理131

5.3.2 等离子弧的工作形式131

5.3.3 等离子弧特性及用途132

5.3.4 等离子弧焊焊接电源134

5.3.5 等离子弧焊接135

5.3.6 变极性等离子弧焊接136

5.4 激光加工138

5.4.1 激光加工的原理138

5.4.2 激光焊的原理139

5.4.3 激光焊接技术140

5.4.4 激光焊的特点142

5.5 金属的切割143

5.5.1 火焰切割原理143

5.5.2 等离子弧切割原理、特点及应用144

5.5.3 激光切割原理、特点及应用146

5.6 复合焊150

5.6.1 激光－电弧复合焊150

5.6.2 等离子－MIG复合焊（同轴）155

5.6.3 等离子－MIG/MAG复合焊（旁轴）157

5.7 电阻焊159

5.7.1 电阻焊的原理与特点159

5.7.2 电阻焊的分类161

参考文献163

第6章 专用焊接机器人164

6.1 简单曲面（线）焊接机器人164

6.1.1 车间作业直线焊接机器人164

6.1.2 现场作业直线焊接机器人166

6.1.3 车间作业圆弧焊接机器人168

6.1.4 现场作业圆弧焊接机器人170

6.2 复杂曲面（线）焊接机器人171

6.2.1 空间相贯曲面（线）焊接机器人171

6.2.2 特殊异型曲面（线）焊接机器人180

6.3 水下焊接机器人182

6.3.1 水下焊接机器人的系统组成182

6.3.2 海底管道维修水下焊接机器人案例183

6.3.3 核电站维修水下焊接机器人案例187

6.4 遥操作焊接机器人192

6.4.1 遥操作焊接机器人的系统组成192

6.4.2 海洋工程遥操作水下焊接先进机械手193

6.4.3 核电站遥操作焊接机器人案例196

小结198

参考文献199

第7章 智能化焊接机器人技术的发展201

7.1 机器人焊接动态过程的多信息传感技术202

7.1.1 焊接熔池动态过程视觉传感和特征提取203

7.1.2 机器人脉冲GTAW电弧声信号特征提取206

7.1.3 焊接动态过程及焊接缺陷的光谱特征提取206

7.1.4 焊接动态过程的多信息采集及特征融合206

7.2 弧焊机器人焊接过程知识提取及建模方法209

7.2.1 基于粗糙集理论的铝合金GTAW知识模型209

7.2.2 基于支持向量机理论的弧焊动态过程知识模型211

7.2.3 基于混杂逻辑动态建模方法的机器人脉冲弧焊过程建模212

7.3 机器人焊接过程智能化控制方法213

7.4 机器人焊接智能化技术215

7.4.1 基于电弧传感器和视觉传感器的三维焊缝跟踪系统215

7.4.2 基于电弧传感器及视觉传感器的机器人焊接系统实时熔透状态控制217

7.5 特殊环境智能焊接机器人系统217

参考文献217

第8章 焊接机器人企业220

8.1 各具特色的焊接机器人企业220

8.1.1 北京石油化工学院光机电装备技术北京市重点实验室220

8.1.2 杭州凯尔达机器人科技有限公司224

8.1.3 唐山开元机器人系统有限公司228

8.1.4 OTC234

8.1.5 Panasonic松下机器人——高效高品质弧焊专家240

8.2 国内外焊接机器人企业简介246

8.2.1 国内焊接机器人企业246

8.2.2 国外焊接机器人企业248

8.2.3 焊接机器人系统集成企业251

后记255