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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 OTC 234

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