近年来，数字化、智能化、流水线化结构件加工设备已在汽车、数码3C产品等制造业细分领域得到广泛应用，工业机器人便是这些产线数字化、智能化的核心部件。
经过半个多世纪的发展，工业机器人在物料搬运、非接触式加工、零部件装配及自动化检测等生产过程中，均有不同深度、广度的应用。
其中，非接触式加工中的焊接机器人作为工业机器人中应用最广、最为主流的品类，全球在役的工业机器人中，约有半数以上应用于焊接加工流程。
一
硬件发展
1957年，
美国机器人公司Unimation成立，并于次年正式运营。
1959年，
工业机器人Unimate问世，由美国发明家恩格尔伯格（Joseph Engelberger）和乔治德沃尔（George Devol）共同发明。
图1
世界上第一台工业机器人Unimate
1961年，
美国通用汽车公司安装了这台工业机器人，标志着机器人在工业领域正式投入应用。
上世纪八十年代，
美国军方将工业机器人应用于军船的建造，工业机器人逐渐走入航运及船舶制造业。
上世纪九十年代，
日本大型造船企业开始采用机器人进行焊接作业。
1995年，
韩国船企改造生产线，焊接机器人逐步应用于造船工业。
21世纪以来，
北欧各企业的焊接机器人生产、应用逐步成熟，奥地利、芬兰等国的焊接机器人系统广泛应用于丹麦、德国、新加坡等国的大型船企。
目前，
日韩船企正在逐步完成小组立焊接生产线的机器人化，工人投入逐渐减少的同时，生产效率有了明显提高。
二
软件发展
工业机器人作业编程软件的发展大致可以分为三个阶段，即通过示教进行作业再现、通过离线编程进行作业下发及自主识别编程阶段。
示教再现
其中，示教再现阶段较为初级，即通过人工导引或示教盒引导机器人末端的夹持器、焊枪等功能执行器具依照固定的路径及输出参数完成预设的动作，该过程称为“示教”。由用户示教过程编制出的程序可被机器人记忆并不断再现，并指导机器人完成重复性较高的工作。
工业机器人发展初期，投入生产的机器人多通过人工导引示教进行编程。上世纪末，使用示教盒示教的方式逐渐兴起。
目前，通过示教作业进行编程的机器人仍占据工业生产领域的主流地位，在汽车、消费级数码3C产品等领域的生产装配得到了大规模的应用。我国 “七五”和 “八五”期间研制、生产的工业机器人多属示教再现型机器人。
但针对焊缝复杂、小批量、柔性化生产的工件，示教再现型机器人应用效率较低。车体焊接过程中，焊接机器人针对单个工件的示教作业需数月时间，而施焊过程仅需十余小时。
★因此，施焊与编程同步进行、几乎不存在停机等待时间的离线编程逐渐成为兴起。
离线编程模式中，操作者读取到目标焊件三维模型后，在相应的软件环境下通过离线编程软件远程编辑、修改机器人运行轨迹，软件编译模型和指令生成机器人作业代码，控制机器人依设定轨迹运行。
另外，部分软件中带有仿真模块，通过工件模型、生产设备模型及厂房设施模型针对机器人的运行轨迹进行仿真模拟，在焊接作业下发前确认焊接路径的合理性，可避免造成设备及焊件损坏。
相较于传统的示教编程而言，离线编程作业程序在目标焊件运送至产线前完成编制，编程工作不占用焊接机器人工作时间，在上一焊件施焊完毕前完成下一焊件程序的编制，时间上完成衔接，极大程度提高了小批量、柔性生产流程中的作业效率。
但是，尽管不占用机器人工作时间，但对于较为复杂的焊件而言，离线编程中焊缝路径建立、轨迹和工艺规划仍非常繁琐。
图2
典型离线编程的关键步骤
随着各种测量、传感技术日益成熟，人工智能、图像识别等新技术不断涌现，关于机器人的自主编程技术的思考也在逐年增加。
人们希望通过视觉、超声等传感器及工业相机获取现场目标焊件及周围环境信息，达到自动识别工件外形尺寸、类型，通过图像处理算法提取工件数模，并通过特征点自动识别目标焊缝位置、自动规划机器人焊接路径、自动生成工艺特征等参数，最终自动生成带机器人运动位姿的焊接作业程序的程度。
程序无需依赖使用者的经验，而是通过读取焊接工艺专家数据库来匹配对应工艺需求，进而通过需求及参数匹配对应焊接工艺，并根据工艺信息自适应生成机器人焊接程序，下发至机器人执行。
该方式不仅无需停机操作，且无需操作人员干预，适合在自动化程度需求较高工业环境下，针对复杂焊件做到真正的“无人化”、“自动化”生产。
目前，自主编程方式已逐步应用于焊缝规律的简单结构件，还无法完全保证复杂结构的无人化投产。
END
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