智能弧焊機器人在汽車生產領域中的應用探討

摘要：汽車在生活中的普及率日漸提升，人們對于汽車生產線的精細化操作要求也越來越高。由于弧焊機器人在汽車生產過程中存在精密、可控性強、高速作業和高穩定性等優點，智能弧焊機器人逐漸受到工程技術人員的關注。本文從智能弧焊機器人在汽車生產過程中的優勢和發展前景進行分析，幫助讀者對智能弧焊機器人加以了解。

關鍵詞：智能機器人;弧焊機器人;汽車生產

中圖分類號：U468.1

文獻標識碼：A

0 引言

汽車領域的飛速發展帶動了對工業機器人的需求，針對不同的汽車生產要求，需制作不同自由度的機器人來適應各工種的作業要求。弧焊技術在汽車生產過程中的重要性不言而喻，它也是現代焊接技術中不可或缺的重要環節，涵蓋范圍極廣，幾乎貫穿焊接生產所有領域。弧焊機器人能夠更快更好地完成這一項重要工作，具有明顯優勢。

弧焊機器人可分為熔化極焊接作業和非熔化極焊接作業，其在汽車生產領域應用時擁有效率高、質量高、穩定性高、可長時間作業和智能化等優勢，企業和工廠利用率較高。本文主要介紹弧焊機器人的應用，即通過相應的算法，在指令系統的控制下按照指定的軌跡和工藝需求實現空間焊縫。

1 弧焊機器人概述

弧焊機器人是由上位機解析采集到的傳感器信息，結合運動控制算法實現對機器人的閉環控制，并通過遠程遙控裝置和上位機界面，由操作人員利用示教再現操控記錄機器人的路徑信息，以便于控制機器人運動，同時實時監測機器人的當前位置、姿態和運行狀況，以便隨時查看生產情況，及時發現并解決問題。

弧焊機器人現如今已經成為焊接過程中高質量的保證，在汽車制造過程中被廣泛使用。弧焊機器人的焊接位置主要應用位置有導軌、拖拽架、消音器、汽車底盤及液力變矩器等[1-3]。

2 弧焊機器人的系統構成

弧焊機器人的構成主要包括機器人本體、焊接裝置、機器人控制柜、示教再現控制、變位機、焊接工裝夾具和安全保護設施等部分。

2.1 機器人本體部分

機器人本體在機器人控制系統的控制下各關節到達指定的坐標點，傳感器檢測相應的坐標信息，將反饋信息傳遞給控制系統，解析機械臂的位置與姿態是否到達相應位置，確認無誤后進行相應的作業流程。弧焊機器人具有靈敏性高、運動區域廣、反應快和持久度高等優點，還可智能評估負荷變化以切換模式，有效避免了傳統作業中的因操作不當造成的撞擊損傷，極大提高了焊接質量和效率。

系統控制主要是通過遠程遙控裝置和機器人控制柜聯合控制來實現作業應用要求。焊接任務的完成需要上位機接收動作指令，解析具體的命令下發到機器人控制柜，控制機械臂的具體動作，并實時檢測反饋動作信息，以確保動作的準確性，控制焊接過程順利實施。作業完成或遇突發狀況需通過復位功能鍵控制機械臂各個關節回到設定的原始狀態[4]。

系統控制需要借助示教再現功能實現，主要是采用遠程遙控裝置來遠程遙控示教，由控制系統存儲示教信息，然后根據作業要求再現存儲信息，并向機器人發送重復動作的命令記錄當前各個關節的位置，從而在正常生產過程中能準確進行弧焊作業。

2.2 焊接裝置部分

焊接裝置包括焊槍、焊接工裝夾具、送絲機、防碰撞傳感器、水冷裝置、清槍系統工具、變位機和焊接電源等。設備選擇根據焊接工藝要求進行變動，為了焊接的可靠性，機器人需根據需求對焊接參數實現協調控制，以修正運動軌跡的偏差，使持焊槍和工件的相對姿態滿足焊接工藝的要求。

變位機的使用主要用于針對焊接過程中材料尺寸大于預估和材料形狀復雜等情況。這種情況中，機器人無法精準焊接或者焊接難度較大，此時機器人的變位就需要變位機來完成。此外，為了能讓機器人快速轉換工位以提高生產效率，變位機也會發揮其應有的作用[5-6]。變為動作多為電動驅動，可提高機器人利用效率、完成復雜任務以及更精準靈活完成焊接，這樣還可以縮短更換周期，減少企業的設備投資金額，增加利益。

焊接工裝夾具的設計形式多種多樣，目的是為了滿足不同的焊接要求。焊接工裝夾具需要結合變位機和機器人等來達到焊接的精準性，保證作業順利完成。夾具設計需要考慮工件夾裝尺寸的一致性，以此使得工件滿足圖樣的尺寸要求和符合相關質量標準。

2.3 安全設施

弧焊機器人在焊接工作過程中運作速度很快，工作人員若此時進入活動區會有極大的危險性。因此，完備的安全設施在弧焊機器人作業過程中就顯得極為重要。加裝智能檢測系統和采用整體封閉或者設置安全圍欄等安全設施，可以有效防止意外發生。

3 弧焊機器人的優點

3.1 焊接質量大大提升

弧焊機器人的使用減少人為控制因素，由人為因素引起的不定向影響也相應減輕。參數恒定的優勢下，工人操作技術的要求也有所降低。弧焊機器人可以及時更改相應參數以滿足焊接條件，提高焊接質量。焊接焊縫質量的提升還讓后期涂裝噴涂效果更為優質。

3.2 生產線效率極大提高

機器人變位機的配合使用可以一次性完成所有傳統制造過程中，需要多次轉換工位的焊縫焊接，快速精準，極大提升了產品生產效率[7]。

3.3 產品生產周期固定

因弧焊機器人工作過程中參數恒定，工作模式基本穩定，故而生產周期固定，更易于進行生產安排。生產周期縮短不僅會提升整個生產效率和提升購買方滿意度，還會使生產企業能夠根據訂單，靈活控制生產數量和規模，減少產品堆積。

3.4 工人勞動環境得到有效改善

弧焊機器人工作時，工人不需要進行過多的干預，只需要裝卸器具，按照固定需求操作按鈕，其余全程自動化。而傳統模式中的強光、煙塵和焊接弧光都得到有效避免，工人的勞動環境得到改善。同時，自動化的實現使得工人勞動強度極大降低，提升了勞動者工作積極性。

3.5 新產品投入生產的周期縮短

使用弧焊機器人可以使生產高效化，工人操作簡單，只需改變參數、更換程序和更換夾具等工作就可以完成不同模式要求的新產品的大批量生產，極大程度縮短新產品的生產周期[8]。

4 結束語

人們生活水平的提升使得汽車作為一種生活必需品進入千家萬戶，為滿足消費者多樣化需求，提升自身在激烈的競爭中占據優勢地位，生產企業必須將汽車生產過程中的柔性化生產、多樣化生產、低成本生產和大批量生產提升到一定層次。自動化生產被越來越重視，工業機器人這一過程中發揮著巨大作用[9-10]。

而弧焊機器人的投入使用是焊接生產領域的一次革新，它讓生產過程更加系統化、自動化和規范化。弧焊機器人的普及，使得焊接生產過程更為穩定也更加安全，焊縫質量更是得到了極大提升。智能弧焊機器人的使用讓汽車生產過程中的部分自動化空白得到填充，讓智能化在各生產線有了更廣泛的應用。

【參考文獻】

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