1.1目的及意义

随着社会生产力的不断发展，经济的不断发展使得现代焊接技术也有了长足的进步，在与工业相关的不同领域都有广泛的应用^[1]。因此传统的手工焊接已经满足不了当前社会生产的需要，自动化焊接自然而然趋于主要的生产方式。目前世界工业发达国家焊接自动化程度已高达80%，因此在工效和质量上都有很大的优势。而在我国按手工焊和自动焊消的焊材估算，名义上焊接自动化程度为30%，相比之下存在很大差距^[7]。尤其是在超高层钢结构的焊接过程中，传统手工焊接的低效率和和焊接质量的不稳定两大缺点是提高生产效率和焊接质量稳定性的最大障碍^[6]。

传统的焊接环境非常恶劣，比如存在粉尘、噪音、高温、弧光等。不仅会对焊接质量造成影响，也会给焊接工人的身体健康造成威胁。利用工业机器人技术进行焊接工作可有效改善焊接工作环境，降低人工劳动强度，也能有效改变使生产效率和生产质量都得到进一步提高，促使焊接工作朝着智能化、自动化方向发展。

1.2国内外发展现状

我国在焊接机器人领域的研究相较于国外来说起步比较晚，最早开始于上世纪七十年代。与美国，日本或者欧洲等一些制造业强国来说，我国在焊接机器人领域的研究还是非常落后的。近年来，伴随着世界经济一体化的趋势，我国也接触到了许多先进的焊接机器人的技术，对我国焊接机器人相关领域的发展起到了一定的推动作用，但其发展速度仍然十分缓慢，和国外的发展程度仍有较大的差距。再加上受我国廉价劳动力的影响，一些企业不打算花费大量的资金投入到焊接机器人的发展中，也使得我国焊接机器人的发展受到严重制约。

自焊接机器人从诞生发展到现在，其历程大致可以分为三代^[3]：第一代是指基于“示教再现”型工作方式的焊接机器人，这种焊接机器人由操作者对机器人进行引导，完成实际的焊接作业，在作业过程中，焊接机器人记忆每一个动作指令，生成一个程序。之后只要给机器人一个命令，就能完成每一个动作。这种焊接机器人在焊接生产中大量使用；第二代是指基于传感器技术的离线编程焊接机器人，这种焊接机器人通过传感器获取相关信息，进行动作轨迹优化；第三代是指装有多种传自主编程的智能焊接机器人。

传统的示教再现使机器人难以适应钢结构制造过程中产品种类多、单件、小批量生产的特点^[5]。示教编程主要应用于大批量生产、示教路径简单且长时间固定不变的任务。目前多数工业机器人仍采用示教编程方法，但在线示教需要生产线暂停生产，操作员需具有一定的技术和经验，且复杂轨迹难以精确示教。但是国内超高层钢结构由于大多是非标设计、单件生产的情况，工件设计趋向于个性化，导致焊缝没有统一的标准，使传统的示教再现型机器人难以应用^[4]。

而离线编程具有编程智能化、操作简单、节约在线整定时间等优势，更适应自动化生产的发展需求，在现代化企业中更具有优越性^[8]。离线编程软件自带仿真功能，可以通过仿真来检查机器人运动效果，并可以机器人路径进行人工修正。离线编程的程序轨迹可以得到充分的优化，提升了机器人工作效率和质量。离线编程能弥补示教编程的缺点，具有非常明显的优点，并且能满足机器人系统智能化、自动化的趋势。离线编程软件可以满足小批量、种类多样化、成本小、效率和质量高等要求，离线编程软件也是国内外研究的重点^[10]。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容