智能化機器人焊接技術研究進展

郭金霞

摘要：隨著先進制造技術的發展，焊接技術的自動化、智能化得到了顯著提升，無論是焊接精度、效率都得到了快速發展與提高，可以說未來智能化機器人焊接技術的發展是大勢所趨，必然會在大部分的制造業中取代傳統的手工焊接。本文通過對現代智能化機器人焊接技術研究進展，由此進一步探討和研究未來的智能化焊接技術發展趨勢。

關鍵詞：智能化；機器人焊接技術；發展趨勢；制造業

引言

現代科學技術的發展，傳統焊接技術也已經發生了天翻地覆的變化，已經從過去單純的手工式的焊接轉變而智能化的操作，并且隨著先進制造技術的發展，焊接技術的自動化、智能化得到了顯著提升，無論是焊接精度、效率都得到了快速發展與提高，可以說未來智能化機器人焊接技術的發展是大勢所趨，必然會在大部分的制造業中取代傳統的手工焊接。從上世紀六十年代至今，焊接機器人控制與發展主要經歷了三個階段，包括示教再現階段、離線編程階段和自主編程階段。而現代計算機控制技術以及智能化微處理技術的發展，也進一步提升了智能化機器人焊接技術的發展速率，未來的智能化機器人不僅僅是能夠按照預先的編程進行運行和焊接，同時也能夠實現多項命令下的同時操作以及良好的應變能力，由此更加智能化、柔性化的進行加工和生產。

1.人焊接智能化技術的主要構成

現代焊接技術具有典型多學科交叉融合的特點，將現代智能技術引入到傳統焊接應用中國，通過微處理技術和計算機技術，將預先程序事先植入到焊接機器人中，從而實現了其行為的自主性，由此使得其能夠執行一系列復雜的動作，并且由于計算機的操控可以對其行為以及環境進行實時監控，從而保證了行為的有效性以及故障的可追溯性。可以說智能化機器人焊接技術是多種技術的集成，實現了遠程監控管理、統一調度規劃等多項功能，讓現代焊接效率更高，流程更清晰，分工更明確，同時也更加便于管理與協調，僅僅需要通過改變一定的程序就能夠實現整體的焊接模式和機器人行為，無疑與傳統單一的機器人焊接而言有了長足的進步。

2.基于直接視覺信息的機器人焊接任務自主規劃技術

傳統的機器人焊接其往往非常單一，只能夠做一些比較單調的動作。而智能機器人的出現，特別是基于視覺信息的機器人的誕生，無疑讓智能化焊接技術得到了飛躍發展，其不僅僅是能夠對單一動作以及命令的執行，更為重要的是其能夠實現現代運動力學的多種負責行為，特別是弧焊技術，基于多關節設置，讓整個焊接變得更加柔性化。其關鍵技術通常包括視覺傳感器的設計以及焊縫信息的獲取問題、規劃控制器的設計問題。利用微處理芯片技術，應用設置的關節動感接收裝置和復雜的程序編程以及中央處理裝置，弧焊機器人能夠依據CAD圖紙以及模擬仿真人類行為，從而依據相應的紅外線觸控與觸感技術，精確實現焊接任務。

從現有的技術發展現狀而言，應用中的焊接機器人離線編程與規劃系統依賴于CAD圖紙輸入焊縫及工藝信息，其已經能夠實現具有一定精度需求的任務，但是由于本身的運動更多是一種表面的，受制于自身龐大的機械關節，使得其在實際的轉向以及變形過程中依然受到了限制，而這也是未來弧焊技術發展的主要方向。弧焊智能化機器人不僅僅要依賴于CAD圖紙輸入等等，還要學會模仿人類的行為，模仿有經驗的焊接技術人員了解其焊接手法和不同的動態運動軌跡，結合不同的裝備參數進行自主的焊接行為的選擇，根據周圍環境的變化以及變量的選擇，更好的提升焊接要求和有效性，由此就要在智能化機器人焊接技術的設置過程中注重與提高關節靈活程度，將其外部設計更加的小巧玲瓏，同時增加內部環境辨識技術，充分對不同的環境以及設備進行觀察和了解。

3.智能化機器人焊接柔性制造單元/系統及其應用

針對焊接柔性制造單元/系統在宏觀上具有離散性，在微觀上具有連續性。焊接柔性制造系統其應用多多個Agent間的相互協調來提升整體設備的協調性，從而使得智能化機器人更加的靈活，嫩鞏固更好的適應多種工種、特別是復雜公眾的要求，例如造船、航天制造業、電子精密儀器等等的焊接，以此提升其本身的應用范圍，同時從現有的部分行業例如汽車領域的應用來看，取得了良好的效果，這也說明未來其應用的潛力，可以更好地在遠程監控條件下，實現復雜項目的焊接，更加有效的降低了企業本身的人力資本以及額外的成本的支出。

4.機器人焊接的焊縫跟蹤與導引技術

這是又一項未來智能化機器人焊接技術的發展趨勢，其能夠對現有的焊縫進行跟蹤，依據實現設定的初始焊位導引進行特定的項目操作，其相對于傳統的機器人焊接而言，可以更好地根據不同環境下目標的實際體積、焊縫大小以及環境變化所帶來的具體的焊縫狀態的改變，而進行針對性的焊接，依據傳感器收到的信息進行實施控制與修正機器人的操作，無疑大大提高了焊接精度，提高了整體智能化機器人的應用范圍，將傳統的焊接技術應用到各個環境下，避免了傳統環境變化下的焊接方式與精度的缺失，以此為未來高空作業、高溫作業或是極寒天氣下作業奠定了基礎，更好的依據物體實際形態而進行針對性的焊接作業，進而保證了工人能夠避免惡劣條件下的作業，而僅僅需要通過遠程操控就能夠實現上述環境下的焊接，減少了工作的危險性，提高了整個制造、生產行業的工作環境的安全性。

5.結束語

現代科學技術的發展，傳統焊接技術也已經發生了天翻地覆的變化。可以說，智能化機器人焊接技術的發展必然會在大部分的制造業對于傳統人工焊接的取代，其無論是精度、使用效率還是企業成本支出都將得到優化。上述技術雖然部分已經在實踐中得到應用，但是其中的應用依然存在一定的限制，同時現有技術還存在一定的不成熟之處，需要未來的企業與研究人員結合現代企業實際需求和不同的外部環境進行針對性的改善，從而更好地服務于現代制造業、建筑業的生產與發展需求。

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