机器人技术基础及应用 课件 项目六 工业机器人典型应用

机器人技术基础及应用项目六工业机器人技术典型应用

任务一

认识工业机器人典型应用及周边设备目录任务工单2任务提出1任务准备3任务总结5任务实施4一、任务提出任务提出

在汽车制造、3C电子、食品加工及智能物流等典型智能制造场景中，工业机器人与其作业单元周边的辅助设备形成协同作业单元，实现物料流转与工艺执行的一体化联动。通过本任务的学习，可以了解工业机器人的典型应用、典型周边设备，以及针对不同作业场合中工业机器人在自动化系统中的位置。二、任务工单任务工单项目名称项目六

工业机器人典型应用任务名称任务一

认识工业机器人典型应用及周边设备实训场地

实训设备

学

时

班

级

学号

姓

名

工位号

知识目标（1）了解工业机器人典型应用领域。（2）了解工业机器人典型周边设备。（3）了解工业机器人在自动化系统中的位置。技能目标（1）能够列举工业机器人在汽车领域的应用情况。（2）能够列举工业机器人在不同车间的典型周边设备。任

务

内

容1.工业机器人典型应用领域（四种以上）。

2.工业机器人在一般工业中的应用领域有哪些（四种以上）。

3.工业机器人周边设备定义。

4.汽车生产主机厂的连接车间，工业机器人典型周边设备有哪些。

5.工业机器人作为控制系统时，具有哪些优点。

三、任务准备（一）思维导图三、任务准备（二）知识详解1.工业机器人典型应用（1）工业机器人在汽车制造领域的应用

机器人负载类型应用差异：汽车零部件企业多使用轻负载及中负载机器人，整车制造企业主要应用高负载甚至重载机器人；

承担的工艺任务：在汽车制造过程中，工业机器人可承担拆垛、搬运、焊接、涂胶、压合、喷涂、装配等多种工艺任务；

应用带来的效果：能够降低劳动风险、保障产品一致性、提升产品质量与生产效率；

应用标准化程度情况：机器人在白车身连接领域的应用标准化程度最高。三、任务准备（二）知识详解1.工业机器人典型应用（2）工业机器人在3C电子行业的应用

机器人应用类型：经典六轴机器人、小型协作机器人、直角坐标机器人、SCARA机器人、DELTA机器人等被大量采用；

工艺应用场景：覆盖工件搬运、打磨、点胶、焊接、装配等核心工艺环节；

复合机器人的使用：协作机器人与AGV搬运机器人的复合应用；

应用效益：通过自动化完成重复性工作，提升制造速度、减少人工错误，避免操作失误对品质的影响，显著提高生产效率。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（1）工业机器人周边设备的定义

整合于机器人自动化系统内，以拓展机器人应用场景、强化作业效能为核心目标的控制、辅助装置的集合体。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（2）工业机器人典型周边设备组成

1）汽车生产主机厂冲压车间

主工艺设备：依据工件的工艺需求，配置相应规格与性能的压机。​

机器人工具：定制适配的抓持器。​

机械化设备：载移设备、堆垛分张装置、传送定位系统。​

控制系统：实现冲压机、机器人、机械话设备、人机交互区域的安全联锁、流程管控、车型识别、现场数据采集与监控等产线控制，并结合制造执行系统（MES）、生产管理系统（ERP）等，构建智能化控制网络。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（2）工业机器人典型周边设备组成

1）汽车生产主机厂连接车间

主工艺设备：配置点焊、弧焊、螺柱焊、涂胶、滚边、铆接、流钻拧紧、在线冲孔等专用设备。

机器人工具：配备上下料抓持器、视觉定位与质量检测设备，以及点焊钳、弧焊枪、螺柱焊枪、涂胶枪、滚边头、铆接枪、拧紧工具、冲孔装置等专业末端执行器。机械化设备：构建智能化线边物料流转体系，如立体料库、自动载移设备，以及经典的滚床、梭台、悬挂输送线（OVERHEAD）、提升机等传输装置。

控制系统：实现冲压机、机器人、机械话设备、人机交互区域的安全联锁、流程管控、车型识别、现场数据采集与监控等产线控制，并结合制造执行系统（MES）、生产管理系统（ERP）等，构建智能化控制网络。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（2）工业机器人典型周边设备组成

1）汽车生产主机厂涂装车间

主工艺设备：依据各工段的工艺需求，配置PVC喷涂设备、中涂喷涂系统及面漆喷涂装置。​

机器人工具：针对不同涂装工艺特性，配备高压喷枪或静电喷枪等专业末端执行器。​

机械化设备：构建智能化车身流转体系，部署滚床、滑橇、台车等输送设备，配合变位机实现车身多角度翻转喷涂。​

控制系统：实现冲压机、机器人、机械话设备、人机交互区域的安全联锁、流程管控、车型识别、现场数据采集与监控等产线控制，并结合制造执行系统（MES）、生产管理系统（ERP）等，构建智能化控制网络。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（2）工业机器人典型周边设备组成

1）汽车生产主机厂总装车间

主工艺设备：部署物料存取平台；配备智能拧紧装置，通过扭矩传感器与控制系统联动。

机器人工具：根据不同装配任务特性，配置多功能抓持器，适配异形零部件的稳定抓取；配备高精度胶枪，实现密封胶的定量、精准涂覆；集成电动拧紧枪。

机械化设备：与车型匹配的吊具、地面输送链、台车等传统传输设备，AGV（自动导引车）实现柔性化物料配送；通过直线轴配合线体位置、速度反馈系统。​

控制系统：实现冲压机、机器人、机械话设备、人机交互区域的安全联锁、流程管控、车型识别、现场数据采集与监控等产线控制，并结合制造执行系统（MES）、生产管理系统（ERP）等，构建智能化控制网络。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（2）工业机器人典型周边设备组成

2）零部件供应商车身底盘相关零部件企业乘用车零部件制造：底盘焊接线多采用弧焊工艺，需通过机器人搭载外部多轴运动系统，甚至多机器人协同作业，以满足复杂空间焊缝的高精度焊接需求。商用车零部件生产：常涉及锻压成型工艺，机器人主要承担高温工件的搬运任务，通过适配不同规格的耐高温、高强度搬运工具，实现生产流程的高效衔接。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（2）工业机器人典型周边设备组成

2）零部件供应商动力总成相关零部件企业

工业机器人：主要负责主工艺设备间的物料转运，保障生产节拍的稳定。

协作机器人：主要负责变速器齿轮等精密装配工序，其凭借高灵活性、人机共融特性及力控精度优势，相比传统工业机器人可显著提升装配质量与生产柔性。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（2）工业机器人典型周边设备组成

2）零部件供应商内饰件相关零部件企业搬运注塑机与周边设备间的工件，以及工件的在线检测和边缘整形。配合激光切割、高压水切割等加工设备，实现内饰件的高精度成型与表面处理，确保产品符合轻量化与美观性要求。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备（2）工业机器人典型周边设备组成

2）零部件供应商汽车电气相关零部件企业

异形机器人：搭配抓持、点胶、焊接、拧紧等专用设备，实现微小精密部件的自动化加工。

新型协作机器人：与视觉引导系统的深度融合，有效提升了复杂曲面焊接与精密部件装配的效率与精度。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备3.工业机器人在自动化系统中的位置

1）工业机器人做控制器

优点：

可实现对周边安全防护装置、自动化输送设备、工件定位工装等全流程设备的集中控制，

支持人机交互界面的集成开发，便于操作人员进行参数设定与任务调度。

机器人控制系统还可通过标准化通信协议（如OPCUA、ModbusTCP），与MES、ERP等上位控制软件实现无缝对接，直接接收订单数据、工艺参数，从而精准执行生产任务。​

可减少额外PLC控制器或工业计算机的部署，有效控制硬件成本。

通过精简控制系统层级，降低系统集成复杂度，提升设备运行稳定性与维护便捷性，在保障功能完整性的同时实现成本与效能的平衡。

适用场合：以机器人为主控的模式在实验室研发、小批量定制化生产等工作内容相对单一的场景中具有显著优势。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备3.工业机器人在自动化系统中的位置

（2）工业机器人作为上级控制器的设备机器人作为控制器的执行单元

受控于作为现场主控制器的PLC。

依据PLC下发的指令及任务调度策略，执行特定的工艺任务，由机器人内置控制器直接对工艺设备（如焊枪、喷枪、拧紧工具）进行闭环控制，以确保工艺精度。

PLC作为现场主控制器

PLC凭借其高可靠性、强抗干扰性及灵活的编程能力，成为自动化控制系统的核心枢纽。

PLC通过工业总线（如PROFINET、EtherCAT）或现场总线协议（如DeviceNet、CANopen），对工业机器人、自动化输送线、智能检测设备等进行统一调度与协同控制，确保生产流程的高效运行。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人典型周边设备3.工业机器人在自动化系统中的位置

（2）工业机器人作为上级控制器的设备

PLC控制器的上位设备或系统

在控制系统架构中，PLC上层部署人机界面（HMI）、现场工控机等交互设备，便于操作人员进行参数设置、设备监控及故障诊断。

更上层则接入中控管理系统、制造执行系统（MES）及企业资源计划系统（ERP）或SAP系统，实现生产计划排程、物料管理、质量追溯等全流程信息化管控。四、任务实施1.选择题（1）以下广泛使用工业机器人的领域包括（

）。

A.汽车智造领域B.3C电子行业C.食品加工领域D.物流领域（2）在汽车制造产业体系中，工业机器人已广泛应用在整车制造企业的（

）、焊装、涂装、总装四大车间，（

）。

A.冲压B.连接C.质检D.造型（3）在全集成自动化体系中，一般直接作为工业机器人上位控制器实现机器人工作调度的是（

）。A.HMIB.MESC.PLCD.工艺设备四、任务实施2.填空题（1）工在汽车制造过程中，工业机器人可承担拆垛、

、

、涂胶、压合、喷涂、装配等多种工艺任务。（2）在3C电子行业的应用，机器人应用类型：经典六轴机器人、

、直角坐标机器人、SCARA机器人、DELTA机器人等被大量采用。（3）工业机器人与周边视觉感知系统的协同应用,已在3C电子产品的组装、

等核心生产环节形成成熟的应用体系。四、任务实施3.判断题（1）工业机器人制造商以机器人本体与控制器作为核心业务方向，通过精密设计与制造，实现机器人对人体部分操作功能的仿生复刻。（

）（2）在高度智能化的汽车冲压车间生产体系中，工业机器人凭借高精度、高效率的特性，承担着板材拆垛、压机上下料等核心物料搬运任务。（

）（3）汽车涂装车间的工艺流程繁复精密，工业机器人主要应用于PVC喷涂、中涂、面漆等关键产线。（

）四、任务实施4.技能实践1.思考题：（1）试举一个你所了解过的工业机器人应用实例，说出机器人的作用及其周边设备的组成。五、任务总结01020304任务提出任务工单任务准备任务实施25感谢聆听！机器人技术基础及应用教研室：机器人技术

项目六

业机器人典型应用

任务二

工业机器人搬运应用目录任务工单2任务提出1任务准备3任务总结5任务实施4一、任务提出任务提出

在汽车智能制造体系中,工业机器人搬运工艺是构成柔性生产线的核心自动化技术基础。该领域内,搬运工艺机器人以高精度、高节拍与强协同为典型技术特征,在焊装、总装、涂装等不同工艺场景中呈现设备组成的显著差异化特征。通过本任务的学习,可以掌握工业机器人搬运的工艺原理与流程,了解其发展情况、使用场合和针对不同作业场合工业机器人搬运工业设备的组成。二、任务工单三、任务准备（一）思维导图三、任务准备（二）知识详解1.搬运工艺原理及工艺流程

（1）工艺原理

核心原理:基于“感知———规划———执行———反馈”的闭环控制逻辑。感知层:通过视觉、力觉等传感器获取物料位置、姿态及抓取状态。规划层:控制器基于感知数据计算运动轨迹,规避障碍并优化路径。执行层:机械臂按规划驱动末端执行器完成抓取与搬运。反馈层:传感器实时对比实际与预设状态,动态修正动作偏差。三、任务准备（二）知识详解1.搬运工艺原理及工艺流程

（2）工艺流程

物料定位与识别:传感器(如视觉、激光)确定物料空间位置与姿态,识别其种类、形状等特征,为抓取搬运提供精准数据的技术过程。

路径规划与运动控制:规划从起点到终点的无碰撞最优路径,兼顾效率与平稳;运动控制是通过伺服系统等执行轨迹跟踪,调节速度、加速度,确保精准搬运。抓取与搬运执行:末端执行器按规划策略抓取工件,沿预定轨迹搬运并精准放置,适应工件特性与环境的执行过程。闭环反馈修正:传感器实时采集运动状态、抓取力等数据,与预设参数对比,生成误差信号并反馈至控制系统,动态调整驱动参数以修正轨迹偏差,保障搬运精度的控制机制。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人搬运工艺的使用场合

其核心功能是替代人工完成重复性、高强度或高危险性的物料搬运任务,以提升生产率,降低劳动成本并保障作业安全性,具有广泛的应用场景。

制造业生产线:汽车制造、3C电子产品、家电与机械加工等场景,可高效替代人工完成重复性高强度作业。物流与仓储:智能仓储与分拣、港口与重型物流,确保物料传输稳定、精准。高危环境与特殊行业:辐射环境与核工业、化工与冶金行业、航空航天与军工行业。

随着技术发展,工业机器人在轻负载领域与移动机器人技术的融合应用日益成熟,实现了跨区域、长距离的智能化物料搬运,进一步拓展了工业机器人搬运工艺的应用边界。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成核心设备工业机器人通过多自由度运动机构,实现空间轨迹的精准控制。

末端执行器根据工件形状、重量和材质等特性,配置专用抓取装置,完成物料的拾取与放置操作。

辅助设备工件定位工装:用于精确固定待搬运工件的位置和姿态。视觉导引系统:通过工业相机、图像处理器等设备,对工件进行视觉识别和定位,实时获取工件的位置、姿态等信息,并将数据反馈给控制系统,引导机器人进行精准抓取和放置。多级安全防护装置:包括安全光幕、急停按钮、围栏、传感器等,用于监测设备运行状态和工作环境安全。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成（1）汽车零部件冲压连线应用中的工业机器人搬运工艺设备组成

①核心设备工业机器人：常选用臂展较大的机型,部分还会增设直线轴,以扩大工作范围,实现对不同位置工件的精准抓取和移送。抓持器：薄板件搬运多采用真空吸盘,部分场合也会使用电磁吸盘,确保对各类工件抓取稳定。压机：对工件进行冲压加工,是完成冲压工艺的核心设备。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成（1）汽车零部件冲压连线应用中的工业机器人搬运工艺设备组成

②上料设备线边物流设备(AGV/无人叉车/人工叉车)：将整跺剪板后的板材运输到冲压线指定位置,为冲压生产提供原料。分张器：与工业机器人配合,将整跺板材逐张分离,便于工业机器人抓取单张板材。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成（1）汽车零部件冲压连线应用中的工业机器人搬运工艺设备组成

③下料设备输送带：承接工业机器人从压机下料口放置的工件,并将其输送到后续处理工位,实现连续下料。定位机构(输送带末端)：当需要将工件从输送带下料至工位器具时,对工件进行精确定位,确保工件准确放置到工位器具中。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成（1）汽车零部件冲压连线应用中的工业机器人搬运工艺设备组成

④安全防护设备光栅：通过发射和接收光线,检测是否有物体进入危险区域,一旦检测到异常,立即触发安全机制,从而保障工业机器人和抓持器安全运行。工位围栏：物理隔离设备工作区域,防止工作人员在设备运行时意外接触工业机器人等移动设备,保障人员安全。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成（1）汽车零部件冲压连线应用中的工业机器人搬运工艺设备组成

⑤控制系统主控柜：对压机、工业机器人等设备的整体安全及交互信号进行协调管理,确保各设备按照预定的工艺流程和逻辑顺序协同工作,实现整个冲压连线搬运工艺系统的自动化运行。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成（2）汽车连接应用中的工业机器人搬运工艺设备组成

①核心执行设备6轴工业机器人/OVERHEAD：6轴机器人可在复杂空间内灵活移动,适用于完成不规则轨迹的工件搬运。OVERHEAD直角坐标机器人则以其高精度直线运动和稳定的节拍控制能力,常用于对精度要求极高的连接工位。抓持器：依据工件的形状、尺寸和定位需求设计,采用主、辅两销定位结合型面定位的方式。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成（2）汽车连接应用中的工业机器人搬运工艺设备组成

②定位辅助设备（上料台、夹具台等）针对形状特殊、规格不一工件,用于对工业机器人抓持器进行定位校准。通过精准定位,使抓持器能够与工件准确对接。必要时,工业机器人可与抓持器分离,抓持器和其他定位工具共同定位待焊接件。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人搬运工艺设备的组成（2）汽车连接应用中的工业机器人搬运工艺设备组成

③识别引导设备利用工业相机采集工件图像。利用先进的图像识别算法和位置计算程序,快速、准确地确定工位器具内工件的位置、姿态等信息。将数据反馈给工业机器人控制系统,为工业机器人抓取操作提供精确引导指令。实现对不同位置工件的自动识别与精准抓取,提高生产的柔性与自动化水平。四、任务实施1.选择题(1)搬运工艺中,控制器基于感知数据计算运动轨迹,规避障碍并优化路径的是()。A.感知层B.规划层C.执行层D.反馈层（2）以下属于工业机器人搬运工艺涉及的核心设备的有（

）。

A.工业机器人B.抓持器C.工件识别装置D.码垛托盘

（3）搬用工艺中非高危环境与特殊行业的是()。A.核工业与辐射环境B.化工与冶金行业C.航空航天D.港口与重型物流

四、任务实施2.填空题(1)_______工艺的核心原理:基于“感知—规划—执行—反馈”的闭环控制逻辑。(2)_______(如视觉、激光)用于确定物料空间位置与姿态,识别其种类、形状等特征,为抓取搬运提供精准数据的技术过程。(3)在工业机器人搬运工艺中,_______根据工件形状、重量和材质等特性,配置专用抓取装置,完成物料的拾取与放置操作。四、任务实施3.判断题(1)搬运工艺的感知层是通过视觉、力觉等传感器获取物料位置、姿态及抓取状态。（

）

(2)工业机器人搬运工艺的核心功能是替代人工完成重复性、高强度或高危险性的物料搬运任务,以提升生产率、降低劳动成本并保障作业安全性。（

）(3)搬运工业机器人通过多自由度运动机构,可以实现空间轨迹的精准控制。（

）

四、任务实施4.技能实践1.思考题：（1）结合工业机器人搬运工艺的典型应用,试用机器人仿真软件搭建一个工业机器人搬运应用的场景。五、任务总结01020304任务提出任务工单任务准备任务实施49感谢聆听！机器人技术基础及应用教研室：机器人技术

项目六

业机器人典型应用

任务三

工业机器人点焊应用目录任务工单2任务提出1任务准备3任务总结5任务实施4一、任务提出任务提出

在汽车智能制造体系中,工业机器人点焊工艺是构建柔性生产线的核心自动化技术支撑。在此领域中,点焊工业机器人以高精度定位、高节拍作业与多机强协同控制为典型技术特征,从而实现白车身焊装环节的柔性化工艺需求。通过本任务的学习,可以掌握工业机器人点焊的工艺原理与流程,并了解其发展情况、使用场合和针对不同作业场合工业机器人点焊工艺设备的组成。二、任务工单三、任务准备（一）思维导图三、任务准备（二）知识详解1.点焊工艺原理及工艺流程

点焊属于电阻焊(RW)的一种,通过“电流流经工件接触处产生电阻热,结合电极压力使金属局部熔化并凝固形成焊点。其原理可拆解为“电阻产热—塑性变形—冶金结合”三个关键过程,核心遵循焦耳定律。

三、任务准备（二）知识详解1.点焊工艺原理及工艺流程①工艺原理核心原理:遵循焦耳定律Q=I2Rt(Q:热量,I:电流,R:电阻,t:通电时间)。关键过程:“电阻产热—塑性变形—冶金结合”三个阶段。②工艺流程预压:电极对工件施加初始压力,确保接触良好。焊接:焊接控制器控制电流I和时间t,产生电阻热熔化母材。维持:保持压力,使焊点在冷却过程中成型。休止:解除压力,准备下一次焊接。三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人点焊工艺使用场合适用工件:可连接多种金属板材,包括钢板、铝板、铝合金板、铜板等。应用限制:对接头的形状、材质、位置等存在一定要求。应用场景:适用于局部平面、形状规则且相邻的板材连接场景,例如车身件、箱体、电器壳体等。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成点焊系统分类:按技术原理划分,传统乘用车车身点焊系统主要分为：工频点焊系统中频点焊系统点焊工作机理:先将三相交流电通过全波整流转化为直流电,再利用大功率开关器件组成中频逆变单元,将直流电逆变为1kHz以上的交流电,供给中频焊接变压器，再经中频变压器变压整流，实现焊接。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成机器人点焊系统组成:工业机器人本体焊接控制器集成了焊接变压器的焊钳三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（1）焊接控制器在中频点焊技术中,焊接控制器通过特定电路转换实现焊接变压器的能量供给,通过闭环反馈机制实时调节焊接参数,进而实现焊接工艺。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（2）机器人焊钳核心功能:机器人焊钳主要承担焊接压力调控、直流电供电及焊接执行三大核心功能,通过精密的机械与电气协同,实现高质量焊接作业。本体结构分类:X型焊钳,C型焊钳。压力调节方式分类:普通气动焊钳、气动伺服焊钳、电动伺服焊钳。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（2）机器人焊钳

①C型焊钳和X型焊钳在乘用车车身焊接中,C型焊钳的工作轨迹呈直线,常用于焊接形状相对规则且空间有限的工件,X型焊钳的工作轨迹为弧线,特别适合乘用车前围、轮罩、地板等形状不规则、需要迂回避障或工件较大的焊接场合,二者的具体选用需结合仿真效果来确定。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（2）机器人焊钳

②气动焊钳与电动焊钳普通气动焊钳通过气缸行程实现焊钳的打开与关闭。该焊钳一般具备2个行程、3个位置,即闭合位(基于压力检测)、小口位(多用于近距离过渡场景)和大口位(适用于远距离或与工件存在干涉的场合)。此外,考虑到示教位置、工件一致性、电极修磨等因素,通常会配备一个平衡缸,以保证焊点压力稳定并减少工件焊接变形。伺服气动焊钳的结构与普通气动焊钳相似。其通常采用12bar气压配合伺服阀进行控制,伺服阀的指令直接由机器人给出,多数情况下会结合底层文件,将其作为机器人的虚拟外部轴使用。能够在机器人的过渡轨迹中随时调整焊钳开口大小,从而节省生产节拍,并且对焊接给定压力的响应速度也优于普通气动焊钳。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（2）机器人焊钳

②气动焊钳与电动焊钳电动焊钳采用电动机搭配丝杠的驱动方式。其控制模式通常作为机器人的外部轴,也可由焊接控制器直接控制。相较于气动焊钳,电动焊钳无须设置平衡系统,但需根据电极修磨情况对位置进行补偿,以确保焊接效果。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（3）工业机器人典型负载选择:结合焊钳的质量与惯量,普遍采用重载机器人。乘用车领域一般选用200kg级及以上工业机器人,商用车领域由于焊钳的喉宽、喉深等尺寸往往大于乘用车,因此焊钳自重也较大,必要时可选择360kg级及以上工业机器人。其他适配硬件:配套焊接管束等硬件组件,确保焊钳与机器人之间的气路、电路及冷却水系统的稳定连接,满足不同焊钳的动力传输与散热需求。工艺软件包:根据焊钳类型(普通气动焊钳、气动伺服焊钳、电动焊钳),需在机器人控制系统中搭载对应的焊接工艺软件包,实现压力控制、轨迹规划等功能的协同。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（4）周边设备①水气介质相关设备工位水气单元(HIP):冷却水、焊接及夹具用压缩空气经车间管道到达工位后,通过工位水气单元(HIP)实现工作站整体水、气介质的控制;主要包括冷却循环水的控制,焊接用压缩空气(12bar)、夹具用压缩空气(bar)的控制、流量监视;相应模块、阀岛作为主控PLC的设备。机器人水气单元(RIP):包括冷却循环水的控制、机器人所需的气路的控制、相应水、气检测传感器等;相应模块、阀岛作为对应机器人的设备;普通气动焊钳的比例阀多放在RIP上。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（4）周边设备②修磨器电极帽修磨:每隔一定数量的焊接点数,需对电极端部进行修整,消除塑性形变产生的不良影响。每次修磨后,电流步增过程重新计数。但需注意,电极修磨本质为铣削过程,持续修磨会使电极不断缩短,可能引发位置补偿不足或过度铣削导致漏水问题。电极帽更换:当电极经历一定次数的修磨后,其长度与性能已无法满足焊接需求,此时需及时更换电极帽,以确保焊接作业的正常开展。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人点焊工艺设备的组成（4）周边设备③其他周边设备工件定位夹具:用于精准固定待焊工件,确保焊接位置精度,可根据工艺、节拍需要配合翻转台、交换台使用。工位安全装置:安全围栏、光栅、区域扫描光电等作为重要的安全防护装置,可有效隔离作业区域,防止人员误入引发安全事故。电气控制系统:负责对整个点焊工作站安全设备、夹具动作、工作流程等进行控制并实现人机交互和必要数据存储与追溯。其他选配设备:在自动化程度要求较高的生产场景中,通常会结合搬运机器人、机械化输送设备等完成工件的上下料操作,以提升生产率。四、任务实施1.选择题(1)点焊工艺的原理可拆解为“()—塑性变形—冶金结合”三个关键过程。A.焊接压力B.电阻产热C.焊接电流D.焊接电阻(2)以下属于点焊工艺流程不包括()。A.预压B.焊接C.维持D.失电

（3）点焊系统技术原理划分,传统乘用车车身点焊系统主要分为()点焊系统与中频点焊系统。A.工频B.高频C.超频D.以上都不是

四、任务实施2.填空题（1）点焊工艺流程中，_______是保持压力，使焊点在冷却过程中成型。（2）主流的机器人点焊系统由工业机器人本体、_______、集成焊接变压器的焊钳三大核心模块构成。（3）机器人_______作为机器人点焊系统的核心执行单元，其工作原理基于焊接压力调控与电流传输机制。

四、任务实施3.判断题(1)相较于工频点焊系统,中频点焊系统因具备焊接电流稳定、能量利用率高、电极寿命长等显著优势。（

）

(2)机器人焊钳主要承担焊接压力调控、直流电供电及焊接执行三大核心功能,通过精密的机械与电气协同,实现高质量焊接作业。（

）

(3)安全围栏、光栅、区域扫描光电等作为重要的安全防护装置,可有效隔离作业区域,防止人员误入引发安全事故。（

）

四、任务实施4.技能实践1.思考题：（1）结合课本并查阅资料、对比实物,试分析普通气动焊钳、气动伺服焊钳、电动焊钳的优缺点。五、任务总结01020304任务提出任务工单任务准备任务实施75感谢聆听！机器人技术基础及应用教研室：机器人技术

项目六工业机器人技术典型应用

任务四

认识工业机器人弧焊应用目录任务工单2任务提出1任务准备3任务总结5任务实施4一、任务提出任务提出

在汽车智能制造体系中，工业机器人弧焊工艺是构成柔性生产线的核心自动化技术基础。该领域内，弧焊工艺机器人以高精度轨迹控制、高节拍连续作业与多机协同联动为典型技术特征，通过电弧传感与轨迹规划技术的深度融合，满足白车身焊装环节的柔性化工艺要求。通过本任务的学习，可以了解工业机器人弧焊的工艺原理与流程、发展情况、使用场合，以及针对不同作业场合工业机器人弧焊工艺设备的组成。二、任务工单任务工单项目名称项目六

工业机器人典型应用任务名称任务四

认识工业机器人弧焊应用实训场地

实训设备

学

时

班

级

学号

姓

名

工位号

知识目标（1）了解工业机器人弧焊工艺原理与工艺流程。（2）了解工业机器人弧焊工艺使用场合。（3）了解工业机器人弧焊工艺设备组成。技能目标（1）能够列举工业机器人弧焊工艺设备组成。任

务

内

容1.工业机器人弧焊工艺的工艺流程。

2.工业机器人弧焊工艺主要应用领域。

3.工业机器人弧焊工艺的主要设备。

三、任务准备（一）思维导图三、任务准备（二）知识详解1.弧焊工艺原理及工艺流程（1）工艺原理

核心原理：遵循焦耳定律Q=I²Rt（Q：热量，I：电流，R：电阻，t：通电时间）。

关键过程：“电弧产生——热量传递——金属熔合——冷却结晶”四个阶段。三、任务准备（二）知识详解1.弧焊工艺原理及工艺流程（2）工艺流程

引弧：通过特定方式使电极（焊丝/钨极）与工件之间建立电弧的过程。

焊枪姿态控制：通过调节焊枪的空间角度、高度、行走方向及与工件的相对位置。

熔池观察：过实时监测熔池状态可调整焊接参数、控制焊缝成形并预防缺陷。

断弧/接头处理：不同焊接方式，处理方式各异。

收弧：通过规范操作填满弧坑、防止金属氧化，避免缩孔、裂纹等缺陷。

三、任务准备（二）知识详解2.工业机器人弧焊工艺使用场合

汽车制造领域：主要用于底盘框架、车门侧板、车身纵梁等关键结构件的连接。

钢结构与重工领域：常用于厚板对接、角焊缝等场景。如通过多层多道焊工艺对大型钢结构件进行环缝焊接；针对储罐、管道的现场焊接，结合焊缝跟踪传感器，可在复杂工况下完成全位置焊接（平焊、立焊、横焊和仰焊）。

航空航天与精密制造：主要用于铝合金、钛合金等轻质高强材料的航空航天部件制造，以及精密仪器壳体、医疗器械部件焊接。

新能源与电子设备：锂电池壳体密封焊、极耳连接等环节，以及搭载小型机器人焊接微型马达壳体、接插件等进行精密焊接。

特殊环境与定制化生产：核工业、化工容器等存在辐射、有毒气体的环境、个性化定制产品。

三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成

机器人弧焊系统主要由机器人本体、焊接电源、送丝机构和焊枪构成，

核心组件通过中继线缆和焊枪电缆等连接。

运行过程中，系统还需配备焊清枪站以定期清理焊枪喷嘴及导电嘴，安装防碰撞传感器三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（1）弧焊电源工作流程工频交流

→

直流

→

中高频交流

→

降压

→

直流输出三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（1）弧焊电源

工作原理输入整流与滤波：​单相或三相交流电网电压经输入整流器整流和滤波器滤波，转换为平滑直流电。

高频逆变：直流电压通过由大功率开关器件组成的逆变器，逆变为数千至数万赫兹的中高频交流电。

电压变换：中高频交流电经由中高频变压器降压至适合焊接的电压。

输出处理：以直流焊接为例，降压后的中高频交流电再经输出整流器和滤波器，转换为直流电。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（1）弧焊电源

典型设备奥地利的Fronius芬兰的KEMPPI日本的Panasonic国产的奥太系列（a）FroniusTPSi焊接电源

（b）KEMPPIA7PowerSource电源（c）PanasonicYD-350FR2电源

（d）奥太NBC-350RPPlus电源三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（2）送丝机构

送丝机构是焊接系统的重要组成部分，其作用是通过送丝管引导，将焊丝从焊丝盘（桶）经送丝软管推送至焊枪，而送丝的稳定性直接影响焊接连续性。

推式送丝：应用最广泛的送丝方式，​通过送丝轮推送焊丝，适用于常规直径及材质的焊丝。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（2）送丝机构

送丝方式

推式送丝：应用最广泛的送丝方式，​通过送丝轮推送焊丝，适用于常规直径及材质的焊丝。

拉式送丝：通过后端拉拽方式输送焊丝，减少焊丝在送丝软管中的摩擦损耗。主要用于直径较细、材质较软的焊丝，解决推丝系统导致的焊丝变形堆积问题。​

推拉丝式送丝系统：​整合推式与拉式系统的优点，兼具送丝稳定性和长距离输送能力。适用于对送丝精度要求高的场景。三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（3）焊枪及防撞器机器人焊枪作为自动化焊接的“执行手”，核心功能是将焊接电源能量精准稳定地传递至工件以形成高质量焊缝，其性能直接影响焊接效果与生产效率。机器人弧焊焊枪的组成如下：焊枪支枪臂防撞器枪线缆三、任务准备（二）知识详解3.工业机器人弧焊工艺设备组成（4）工业机器人及变位机

经典弧焊机器人：机器人主要负载为弧焊焊枪及送丝机构等附件，故多选用5—20KG低负载机型。主流厂家以开发管线内藏机器人为主，内藏式机器人可减少管线磨损与工作空间干扰，提升生产稳定性。

变位机系统：通过单轴、双轴、大回转变位机等结构确保实现最佳位置焊接，变位机作为机器人的外部轴实现与机器人的协调控制，如图6-4-10所示。

双机/多机器人协调：如副车架等工件部分焊缝需两台机器人与变位机共同协调实现焊接。三、任务准