智能制造與機器人焊接技術的集成與應用

周振宏

（甘肅鋼鐵職業技術學院，甘肅 嘉峪關 735100）

焊接機器人面世之初，由于人工智能技術尚未完全成熟，機器人焊接參數與焊接路徑都需結合實際作業需求來展開預先設計，而且在工作時也展現出明顯弊端。而隨著我國人工智能技術、工業控制技術以及互聯網通信技術的日益發展，機器人焊接技術由單一式再現功能轉化為智能化傳感系統，因此具備了一定的柔性特征。通過科學地開展智能焊接系統設計，可以有效解決焊接機器人的各種技術難題，為機器人焊接技術發展提供重要助力。基于此，本文深度分析智能制造對機器人焊接技術重要支撐，并且提出實際應用策略，供廣大相關從業人員參考。

1 焊接機器人發展方向分析

首先，機器人焊接技術對運動軌跡與運動姿態具有一定的精度要求，因此更為巧妙地六軸焊接機器人與七軸焊接機器人與市場發展更為吻合，是焊接機器人的未來發展方向與發展趨勢。機器人整體結構正在朝向模塊化發展、智能化發展、可重構方向發展，滿足制造工作柔性工藝以及各項技術發展需求。其次，焊接過程會受到各種環境因素的限制與影響，而工件結構以及制造工藝也會受到內部不穩定因素以及外界環境的影響與干擾[1]。傳統焊接機器人所采用的代入式焊接模式，更類似于盲人式焊接技術，雖然具備良好的穩定性特征，但是靈活性嚴重不足，與智能制造理念缺乏契合程度，甚至一度與人工智能基礎發展渠道背道而馳。而新時代背景下，焊接機器人不僅需要具備視覺傳感功能。還需具備多角度、全方位的感知能力，并且將各種感官融入到系統當中，這樣才可以有效確保機械機器人智能化發展、自動化發展。在整個焊接工作環節，精準把控掌握自身定位，確保運動軌跡與運動姿態符合高精度工藝標準要求。最后，隨著國內各個制造企業數字化發展、智能化發展、信息化發展深度融合，焊接機器人可以合理納入到智能設備管理系統當中。不僅如此，在人工智能技術日益發展的背景下，還可以對機械人展開群體控制，使焊接機器人通過感知完成操作步驟學習，這也是焊接機器人的未來發展方向之一[2]。

2 智能制造對機器人焊接技術的重要支撐

結合目前形勢分析，國內現階段開展的智能制造研究工作是建立在人工智能系統的基礎上。通常而言，人工智能設備應當具備獨立的智力集成與知識集成，在開展制造工作時，合理運用各種知識解決實際問題，以此提升人工智能設備的計算能力與制造能力。與此同時，在智能制造環節，主要由智能制造系統以及智能制造技術兩大技術體系構成，在系統當中，焊接機器人需要一個長期的發展過程，并且對知識庫當中的內容加以完善。同時確保人工智能設備具有一定的自主學習能力，可以對周圍數據展開細致分析與精準采集，確保焊接機器人行為與規劃范圍高度吻合。需要注意的是，在智能制造環節，機器人焊接體系著重體現在系統網絡化發展、工作效率提升、生命周期管理工作等方面，在系統運營環節需要配備完善的技術支持與生產制造體系，確保整體制造質量與制造效率[3]。

3 焊接機器人的集成

隨著現代化科學技術的日益發展，焊接機器人也迎來了廣闊的空間與發展前景。在人工智能技術日益成熟的背景下，市場上也出現了各式各樣的焊接機器人類型，國內焊接機器人主要以電焊、激光焊兩種焊接機器人為主。首先在焊接環節對焊接機器人的靈敏度與感應能力有著極高要求，因此在開展機器人設計環節，需要確保選用輕量化運作方式，并且保證機器人類型符合未來發展趨勢。需要在機器人研發環節開展模式化方式與科重構方式完成研發[4]。其次，在開展焊接工作時，焊接機器人容易受到內部不穩定因素以及外界環境的影響，因此在機器人開展焊接工作時，需要合理控制機器人工作軌跡與工作形態變形這一問題。最后，隨著國內科技的日益發展，信息技術與移動互聯網也逐漸完成了普及，在改變大眾日常生活日常工作的同時，也產生大量的網絡數據信息，因此焊接機器人需要具備信息采集功能，這樣可以促進焊接機器人成為人工智能產物，因此就需要在系統當中安裝通信技術配合專業的電子傳感器，充分發揮焊接機器人優勢，保證整個焊接工作不出紕漏，同時可以適應技術發展需求以及市場發展需求[5]。

4 智能制造在機器人焊接技術當中的合理應用

在焊接機器人發展環節與人工智能技術有機融合，就形成了穩定的控制論。主要體現在傳感器技術應用以及現代化信息技術應用環節。因此，人工智能機器人在焊接工作當中科學應用，可以滿足焊接工作多元化需求，在不同類型、不同層次、不同位置上展開焊接工作，有效解決各種空間復雜性焊接問題、解決各種高難度焊接工作難題，通過復雜反轉的技術過程可以實現多層次焊接，提升整體焊接質量，同時可以有效避免各種操作失誤與違規操作所帶來的技術問題與人為影響。

4.1 構建穩定的控制系統

在焊接機器人的控制系統當中，主要由人機界面系統機器人移動外軸系統PLC系統工具，定位軸系統等核心構件組成。因此對于電路控制工作而言，在實際應用環境主要應用于工業通信領域當中，在運行環節需要借助各種可靠的系統類型，確保主控制器可以處于正常運轉狀態。其中Prc系統裝置可以對機器人移動展開科學控制。而在人機界面，主要為在開展產品選擇時，將眾多參數以及數據信息傳輸到主機系統當中。最后，整個系統將控制系統作為核心，在未來技術研發以及技術升級環節，就需要對控制系統展開有效提升，進而確保機器人焊接技術可以實現創新發展[6]。

4.2 提升復雜曲面焊接效率

針對復雜曲面開展焊接工作是指焊接機器人在實際應用環節運用離線編程技術以及冷狐焊接技術應對復雜曲面的焊接工作，并且將兩種技術合二為一。在沖擊式工作模式下，對這種制造技術展開必要的創新，結合國內設備研究工作分析，在設備使用環節，往往可以借助自動焊接水斗等技術來提焊接水平，確保整體焊接質量與焊接效率。可以在大面積加工制造環節有效降低人力資源成本投入。而在數控技術加工應用環節，可以有效對整塊不銹鋼材料實現智能加工，使焊接機器人開著智能化推焊水抖處理，確保整個數控加工環節精準無誤，并且可以適當開展拋光處理以及鏟模處理[7]。

4.3 提升異形曲面定量堆焊效率

在現階段的研究工作當中針對異形曲面兒開展的堆焊技術，是整個焊接機器人技術的應用難題。因此相關人員應當積極引入智能制造技術，提升相關產品性能，并且有效降低技術成本投入。這也是在開展部分水電產品生產環節所生成的特殊要求，因此需要在加工環節確保表面具備一定的耐腐蝕功能與耐磨功能，在普通材料加工環節，盡可能選用較厚板材的材料，同時在指定區域內展開大幅度曲面焊接工作。一旦遇到異性曲面都需要開展堆焊處理，這也是針對異性曲面開展焊接工作的特殊性質，可以合理應對異性曲面焊接工作，可以顯著發揮焊接機器人技術智能化發展優勢。結合目前市場情況分析，通過提升異形曲面定量對焊效率，可以起到良好的產品效果，因此為保證焊接機器人智能化發展，需要積極引入智能制造技術，加強焊接處理工作效率。

5 機器人焊接技術制造領域的應用現狀

首先，在工程機械行業當中，隨著智能化技術的日益發展，機器人焊接技術在工程機械領域當中的應用頻率與應用空間明顯提升。在挖掘機制造、起重機制造、裝載機制造環節都應用了大量的機器人焊接技術，而且憑借機器人焊接效率較高、焊接質量較好等優勢，在工程機械領域當中的應用比例明顯提升。機器人焊接技術的作用與優勢也日漸凸顯出來。其次，在汽車制造環節，也會應用各式各樣的智能化機器人，而機器人焊接技術就在其中占據較大比例，結合目前形勢分析，由于機器人機械技術的大量應用，使得汽車制造行業逐漸實現了自動化發展、智能化發展。具體而言，機器人焊接技術主要在汽車底盤制造、汽車座椅制造、汽車車身制造以及汽車零部件制造環節發揮作用，使得汽車制造行業也逐漸從密集型產業向技術型產業發展。最后，雖然在船舶制造領域當中，我國機器人焊接技術應用時間較短，但還是在船舶制造工業領域發揮特定作用，使得產業鏈更加完善。在船舶制造行業當中，機器人焊接技術擁有超強的技術覆蓋范圍，且工藝相對復雜，因此在船舶制造工業領域應用機器人還需相關人員在應用環節展開反復實踐，為焊接技術發展與船舶制造行業發展提供助力，科學開展技術創新與技術優化，保證機器人制造技術可以在船舶制造領域擁有更加亮眼的表現。

6 智能化機器人焊接技術類型

6.1 自動規劃技術

機器人焊接技術是計算機技術智能化發展的重要體現，傳統焊接技術難以滿足社會發展的實際需求，相較于傳統機器人焊接技術，智能化焊接機器人技術擁有明顯的技術優勢。例如：在智能機器人焊接環節，機器人關節更為靈活，可以顯著提升焊接的靈活度與柔韌性。在視覺信息當中，機器人焊接技術可以完成焊縫信息獲取以及視覺傳感獲取配備高效傳感器。與此同時，焊接編程技術也是我國智能化機器人自主研發的技術類型，可以結合具體的焊接工作展開全面修正，在焊接系統當中展開技術操作，具備完整的系統證明方法操控智能弧焊機器人。

6.2 柔韌焊接技術

智能化技術的引入，使機器人焊接技術的柔韌性明顯提升，可以顯著提升整個機器人設施的協調性與穩定性。在提升環節可以使各個部分代理工作更加協調，提升焊接工作柔韌，以一種自然而然的方式來提升機器人焊接技術應用空間與應用效率，確保智能化機器人適用于各種工作環境與應用領域。柔韌制造技術目前已經被廣泛應用于汽車制造領域，并且取得良好成效，為汽車制造行業發展帶來了重要助力。在智能化機器人應用方面，機器人可以通過實時監控來完成各種復雜工作，有效減少人力資源的使用頻率，在保證工作效率的同時，也保證了焊接質量，為企業在人力配置方面提供重要支持節省人力資源投入，確保企業經濟效益最大化。

6.3 焊縫跟蹤技術

在機器人焊接技術智能化發展環節，經常會受到各種惡劣天氣以及惡劣生產環境的影響，例如高溫天氣或者加工誤差，就會導致實際焊接期限明顯延長、焊接質量與焊接效率也會受此影響。焊接技術需要結合焊接環境的轉變而發轉變，減少焊接誤差。若智能化機器人無法接收到環境信息的影響，則無法有效緩解環境對焊接工作所帶來的限制與影響。因此，為保證焊縫誤差可以達到可控范圍，需要對焊接參數與焊接路徑展開科學調整，以此提升焊接質量焊縫跟蹤技術。主要配合智能化管控理論與傳感器技術，傳感器技術又以光合傳感器、電弧傳感器兩大類型為主，其中電荷傳感器可以直接作用于焊縫位置，具有應用成本較低、成效較好的優勢，符合技術性發展原則，并且可以應用于各種場合；而電弧傳感器的應用原則則是利用距離變化來展開參數調整從而減少焊接誤差。

6.4 焊縫跟蹤技術與導線技術

在智能化機器人開展焊接工作時，對機器人運動軌跡展開科學設定，是整個焊接工作順利開展的重要保證。為此，通過焊縫跟蹤技術與導線技術可以顯著提升智能機器人的適應能力。簡而言之，就是通過輸入口令來幫助傳感器收集信息，使機器人設備結合工作環境做出修正行為，在預設位置展開焊縫連接，顯著提升智能機器人焊接效率，導線技術對于智能化機器人發展具有重要的引領作用，可以分析焊線大小以及焊接結構，針對在焊接環節出現的各種問題，機器人也可以結合具體情況來展開科學調整，使整個焊接工作更加規范、更加精準，而這也是未來機器人重要的發展方向。為保證智能化機器人可以適用于各種工作程序與工作環境，相關人員應當積極引進焊縫跟蹤技術與導線技術，提升整體機器人焊接水平。

7 結語

總而言之，機器人焊接技術與智能制造理念高度契合，二者之間具有諸多互通之處。相關人員可以通過構建穩定的控制系統、提升復雜曲面焊接效率、提升異形曲面定量堆焊效率等方式來開展機器人焊接技術創新，發揮智能制造系統功能。在為焊接機器人智能化發展提供助力的同時，也為實現智能制造奠定堅實而穩固的基礎。