焊接機(jī)器人在焊接技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)探究

桂萬杰

（長(zhǎng)安福特汽車有限公司杭州分公司，浙江 杭州 311228）

2016年1月，李克強(qiáng)總理主持召開國務(wù)院常委會(huì)，決定推動(dòng)”中國制造2025”發(fā)展計(jì)劃，從2015年到2025年這十年內(nèi)，是第一個(gè)十年計(jì)劃，也是”第四次工業(yè)革命”，核心內(nèi)容是物理信息融合，主要涉及大數(shù)據(jù)系統(tǒng)，云計(jì)算系統(tǒng)等新一代信息技術(shù)，3D打印技術(shù)等新興材料制造手段，智能機(jī)器人等多學(xué)科之間交叉融合的新產(chǎn)物，極大地推動(dòng)了單個(gè)學(xué)科的發(fā)展，推動(dòng)了學(xué)科之間的融合，極大地豐富了材料行業(yè)的加工手段和制造方法，為生產(chǎn)和制造提供了雄厚的加工基礎(chǔ)。

1 焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程和應(yīng)用現(xiàn)狀

自1980年開始，我國對(duì)焊接機(jī)器人的研發(fā)和生產(chǎn)投入了大量的人力物力。近年來，我國對(duì)焊接機(jī)器人的投入熱度不減，出現(xiàn)了百分之六十的年增長(zhǎng)率。我國在2004年國產(chǎn)機(jī)器人共1400臺(tái)，進(jìn)口機(jī)器人超過9000臺(tái)，經(jīng)過十年的發(fā)展，截止今年我國工業(yè)機(jī)器人安裝量為57000臺(tái)，其中16000臺(tái)是中國安裝，且焊接機(jī)器人占全部機(jī)器人數(shù)量的百分之三十六。

現(xiàn)在，焊接機(jī)器人的生產(chǎn)技術(shù)已相比于二十一世紀(jì)初期有了極大的進(jìn)步，生產(chǎn)焊接機(jī)器人的成本在不斷壓低，另一方面，采用人工焊接的成本逐漸提高，這使得焊接機(jī)器人的市場(chǎng)以及焊接機(jī)器人技術(shù)迎來了難得的發(fā)展機(jī)遇。

我國的焊接機(jī)器人主要應(yīng)用于汽車以及火車的制造行業(yè)，工程機(jī)械的生產(chǎn)行業(yè)等，可以說汽車制造業(yè)的發(fā)展離不開焊接機(jī)器人的技術(shù)基礎(chǔ)，汽車領(lǐng)域是焊接機(jī)器人最早和最大的投入行業(yè)，我國的紅旗牌汽車和解放牌汽車最早使用了焊接機(jī)器人技術(shù)對(duì)車體進(jìn)行焊接?，F(xiàn)在，我國的鐵路機(jī)車已成為世界品牌，這也提高了鐵路機(jī)車行業(yè)對(duì)焊接機(jī)器人以及自動(dòng)化焊接技術(shù)的需求，借助焊接機(jī)器人技術(shù)的不斷革新，我國的汽車制造業(yè)已由粗糙的作坊式生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄艿囊?guī)?；a(chǎn)方式，我國的焊接機(jī)器人也大量出口國外。

2 焊接機(jī)器人的技術(shù)特點(diǎn)及存在的問題

因其智能化特點(diǎn)和機(jī)械化操作，焊接機(jī)器人的焊接質(zhì)量具有重復(fù)性好的特點(diǎn)，但正因?yàn)闄C(jī)械和人工有著截然不同的區(qū)別，使得焊接質(zhì)量控制成為焊接機(jī)器人研發(fā)和生產(chǎn)的重要一環(huán)。焊縫的質(zhì)量受到焊接過程中的變形，變錯(cuò)邊，變散熱以及變間隙的影響。因此，問題反饋和智能控制則成為焊接機(jī)器人技術(shù)中迫切需要解決的問題，對(duì)反饋的問題和信息進(jìn)行及時(shí)的智能控制，能最大程度的提高焊接質(zhì)量。下面從五個(gè)方面來討論焊接機(jī)器人的智能化研究進(jìn)展以及技術(shù)特點(diǎn)。

（1）傳感技術(shù)

利用傳感技術(shù)可以對(duì)焊縫進(jìn)行精確加工，并實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線的自動(dòng)化控制，使得焊接作業(yè)能大大提高，多種傳感器的融合技術(shù)和傳感信息算法的研發(fā)也成為了新的熱點(diǎn)問題。

（2）焊縫的識(shí)別和導(dǎo)引

焊接機(jī)器人在進(jìn)行焊接工作時(shí)需要對(duì)焊縫進(jìn)行識(shí)別，關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)就是如何準(zhǔn)確地讓焊槍識(shí)別到焊接初始點(diǎn)，完成了這個(gè)步驟才能進(jìn)一步對(duì)材料進(jìn)行精確完整的焊接。而現(xiàn)有的技術(shù)常通過人的觀察來完成焊接初始點(diǎn)的尋找。

（3）仿真和模擬

對(duì)焊接機(jī)器人焊槍軌跡的仿真和模擬也尤為重要，對(duì)一些固定軌跡的模擬和對(duì)障礙物的智能避讓技術(shù)研發(fā)可以解決焊接機(jī)器人機(jī)械手臂遇到的實(shí)際問題。

（4）多個(gè)機(jī)器人協(xié)調(diào)控制

多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制領(lǐng)域現(xiàn)在還在研發(fā)中，理論尚未成熟，技術(shù)也還沒有投入應(yīng)用，多機(jī)器人協(xié)調(diào)控制涉及到感知與學(xué)習(xí)方法，主要研究群體行為控制，是一個(gè)綜合性的研究體系。

（5）遙控焊接技術(shù)

遙控焊接技術(shù)就是指遠(yuǎn)程操控焊接過程，簡(jiǎn)單的遙控焊接技術(shù)已經(jīng)很成熟，現(xiàn)在大部分實(shí)驗(yàn)室和生產(chǎn)車間已經(jīng)可以做到控制臺(tái)和生產(chǎn)線分離，而一些更遠(yuǎn)距離的遙控焊接技術(shù)則需要更深入的進(jìn)行研究，例如在海洋中對(duì)材料進(jìn)行焊接，在太空中對(duì)空間站進(jìn)行焊接等，需要更全面系統(tǒng)地進(jìn)行研究。

3 焊接機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)械制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，我國智能化制造產(chǎn)業(yè)迎來了前所未有的發(fā)展機(jī)遇，汽車行業(yè)的飛速發(fā)展也對(duì)汽車材料以及智能的焊接機(jī)器人技術(shù)有了更高的技術(shù)需求。如今，焊接機(jī)器人技術(shù)已不斷成熟，理論體系不斷完善，但仍然有一些技術(shù)性的難題和理論限制存在，特別是焊接機(jī)器人的視覺控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、智能化控制技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等方面將是未來研究的主要方向。焊接機(jī)器人技術(shù)在未來將隨著汽車行業(yè)的進(jìn)步而不斷的進(jìn)行技術(shù)革新，為科技發(fā)展和經(jīng)濟(jì)進(jìn)步奠定良好的技術(shù)基礎(chǔ)。

[1]李文韜. 我國焊接生產(chǎn)現(xiàn)狀與焊接技術(shù)的發(fā)展研究[J]. 無線互聯(lián)科技, 2014, (11):130-130.