绪论
1986年3月，面对世界高新技术的迅猛发展，国际竞争日趋激烈的严峻挑战，中国科学院王大珩等四位科学家提出“关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议”，党中央、国务院果断决策，于1986年11月启动实施了高技术研究发展计划（简称863计划）。20多年来，我国在战略性、前沿性和前瞻性等高科技领域取得了令世人瞩目的跨越式发展，充分发挥了高新技术引领未来发展的先导作用。
国家十二五规划中明确提出：把科技进步和创新作为加快转变经济发展方式的重要支撑。近两年，沿海地区频现用工荒，劳动力成本逐年提高，人们的自我保护意识增强，致使长期以来生产低附加值产品的劳动密集型企业难以为继，产业结构调整和设备的升级换代亟待解决，产、学、研同步发展将成为一种趋势，职业技术教育的专业提升和拓展任务紧迫。因此，提高劳动者素质、培养高技能型人才将成为国家推动新一轮经济发展的必要条件。开展高科技领域的职业技术教育，对于实施科教兴国战略和人才强国战略，充分发挥科技第一生产力和人才第一资源的作用有着深远的意义，加快提高职业技术教育的现代化水平，适应科学技术日新月异的发展需要。
1. 机器人的发展及应用领域
自从20世纪60年代人类制造了第一台工业机器人以来，机器人就显示出了极强的生命力。经过50 多年的飞速发展，机器人技术已经成为一门新的综合性交叉学科——机器人学（robotics），它包括基础研究与应用研究两方面内容，主要研究领域有：①机械手设计；②机器人运动学与动力学；③机器人轨迹规划；④机器人驱动技术；⑤机器人传感器；⑥机器人视觉；⑦机器人控制语言与离线编程；⑧机器人本体结构；⑨机器人控制系统；⑩智能机器人等。在工业发达国家，机器人已经广泛应用于汽车工业、机械加工行业、电子电气行业、橡胶及塑料工业、食品工业、物流、制造业等诸多领域中。
工业机器人是拟人手腕、手臂和手功能的机械电子装置，集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备，能够按照人们要求的轨迹移动焊枪、空间位置的物体或工件。
目前，全球机器人技术发展最有影响的国家应该是美国和日本，美国在机器人技术的综合研究水平上处于领先地位，而日本生产的机器人在数量、种类方面则居世界首位。
国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧美系。日系中主要有松下、安川、OTC、FANUC、神钢、川崎等公司的产品。欧美系中主要有瑞典的ABB、德国的KUKA、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。工业机器人已成为柔性制造系统（FMS）、工厂自动化（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动工具。
据相关统计数据表明，工业机器人主要用于汽车工业及汽车零部件工业，占整个机器人市场的61%，金属制品业占8%、橡胶及塑料工业和电子电气行业分别占7%，食品工业占2%，其他工业占15%。近年来，机器人应用领域呈现迅速扩大的趋势。
2. 我国工业机器人的应用现状
2005年，我国工业机器人保有量约7000台，当年销售额28.7亿元。近年来，随着我国经济快速增长，特别是汽车业的高速发展，每年新增工业机器人的台数和总量都在快速增长。2006年，我国工业机器人新安装台数达5770台，2007年为6581台，2008年7500台，而到了2010年，工业机器人新增1万台。截至2010年年末，已有工业机器人近5万台。但我国的机器人技术水平距发达国家存在明显差距，主要有以下几方面原因：
第一，我国基础零部件制造能力差。虽然我国在相关零部件方面有了一定的基础，但是无论从质量、产品系列、批量化供给方面都与国外存在较大的差距。特别是在高性能交流伺服电机和精密减速器方面的差距尤为明显。因此，关键零部件必须依赖进口，影响了我国机器人制造的产业化进程。
第二，中国的机器人还没有形成自己的品牌。虽然已经拥有一批企业从事机器人的开发，但是都没有形成较大的规模，缺乏市场的品牌认知度。进口机器人品牌采用降低整机售价，吸引国内企业购买，而在后续的维护、备件方面实行高价策略，以此扩大市场份额、获取高额利润。
第三，我国的机器人研究起步较晚，技术发展滞后。工业机器人的制造及应用水平，实际上代表了一个国家制造业的总体发展水平，重新认识发展我国工业机器人产业的重要性，这是从制造大国向制造强国转变的重要手段和途径。纵观国际市场，工业机器人技术在制造业的应用范围越来越广，已经从传统制造业扩展到其他制造业，进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救援等各种非制造行业，但汽车工业仍然是工业机器人的主要应用领域。
当前，工业机器人按用途分类主要有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。焊接机器人在我国一汽、上汽、沈阳中顺、金杯通用、重庆长安、湖南长丰、陕西汉德等整车制造企业广泛应用，据统计每辆汽车车身上有3000～4000个电阻点焊焊点，机器人电阻点焊技术的应用实现了汽车车身制造的量产化与自动化。
我国从20世纪80年代开始在高校和科研单位全面开展工业机器人的研究，近30年来取得不少的科研成果。但是由于种种原因，至今仍未形成具有影响力的产品和有规模的品牌。目前国内除了一两家以组装为主的机器人公司外，具有自主知识产权的工业机器人尚停留在高校或科研单位组织的零星生产，未能形成气候。近10年来，由于进口机器人的价格大幅度降低，对我国工业机器人的发展造成了一定的影响，国内自行制造的普通工业机器人在价格上根本无法与之竞争。特别是我国在研制机器人的初期，没有同步发展相应的零部件产业，使得国内企业在生产机器人的过程中，只能依赖配套进口的零部件，削弱了中资企业的价格竞争力。
3. 工业机器人的发展趋势
从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化及系统的网络化和智能化等方面。
机器人是先进制造技术和自动化装备的典型代表，是人造机器的“终极”形式。它涉及机械、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通信与网络等多个学科和领域，是多种高新技术发展成果的综合集成，因此，它的发展与众多学科发展密切相关。当今工业机器人的发展趋势主要体现在以下几方面。
（1）工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格逐年下降。
（2）机械结构向模块化可重构化发展。例如，关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化；有关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人。
（3）工业机器人控制系统向基于PC的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化；器件集成度提高，控制柜日渐小巧，采用模块化结构，大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维修性。
（4）机器人中传感器的作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。
（5）机器人化生产开始兴起。机器人工作站逐步发展成柔性控制系统组成的机器人自动化生产线，物流自动配送使用AGV（自动行走小车）等前沿技术，可视化、网络化、离线编程、仿真技术逐渐在工厂得以应用，极大地提高了生产效率和生产水平。
机器人技术发展的总体趋势是：从狭义的机器人概念向广义的机器人技术概念转移，从工业机器人产业向解决方案业务的机器人技术产业发展。机器人技术的内涵已变为灵活应用机器人技术的、具有实际动作功能的智能化系统。机器人结构越来越灵巧，控制系统愈来愈小，其智能化程度也越来越高，正朝着一体化方向发展。
目前，我国的汽车行业、工程机械行业以及五金加工出口行业成为焊接机器人应用较为集中的三大市场，并有向其他行业迅速扩散的趋势。前不久，富士康科技集团向媒体表示，未来3年内将新增100万台机器人取代人工劳动力，这预示着制造业的传统生产模式将发生重大变革！但不可否认，我国的机器人应用技术水平还比较低，人才的短缺制约了机器人技术的普及和推广，其中，具有焊接专业知识的机器人编程人员更是难以满足市场需要。因此，培养高技能型人才的职业技术教育工作迫在眉睫。此前的机器人操作培训工作大多由企业自行承担，以操作说明书为范本，仅仅达到能操作的层次，无法满足企业对机器人技能人才的需求，因此，编写一套适合职业技术教育的机器人教材成为当务之急。为了加快推进机器人事业的蓬勃发展，编者结合职业技术教育的特点，参照当前的机器人最新资讯和市场案例编写成本教材，希望读者通过阅读学习，对焊接机器人有一个较为全面地了解，并能够基本掌握焊接机器人的编程技巧和实际应用技能。