周利平

摘 要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用已成為自動(dòng)化程度的重要標(biāo)志之一。焊接機(jī)器人也快速應(yīng)用于生產(chǎn)中，在改善勞動(dòng)者的生產(chǎn)環(huán)境、提高生產(chǎn)效率、提升焊接質(zhì)量方面都得到了充分的體現(xiàn)。但是，焊接機(jī)器人在離線仿真編程、加工精度、焊接工藝的研究等方面還需進(jìn)一步提升發(fā)展。本文闡述了焊接機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，并對(duì)焊接機(jī)器人未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：焊接機(jī)器人;發(fā)展現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢(shì);智能控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.16.046

當(dāng)代信息工業(yè)3.0廣泛應(yīng)用電子與信息技術(shù)，使制造過(guò)程自動(dòng)化控制程度進(jìn)一步提高，生產(chǎn)效率、良品率、分工合作、設(shè)備的有效使用都得到了前所未有的提高，企業(yè)大量采用由PC、PLC等真正電子、信息技術(shù)自動(dòng)化控制的機(jī)械設(shè)備進(jìn)行生產(chǎn)。由此可見(jiàn)，機(jī)器正在逐步替代人類作業(yè)。

焊接機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)上也得到了廣泛地使用，很大程度的改善了生產(chǎn)條件、提高了生產(chǎn)效率，焊接質(zhì)量也得到了提升。

1 焊接機(jī)器人加工的優(yōu)勢(shì)

1.1 加工質(zhì)量高，穩(wěn)定性好

焊接機(jī)器人加工質(zhì)量以數(shù)值的形式反映出來(lái)，取決于加工工藝的制定及設(shè)備的精度。而且，機(jī)器人焊接還可以在加工前進(jìn)行跟蹤運(yùn)行，提前感知焊接過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，并加以解決。這一點(diǎn)手工焊接是不能完全實(shí)施的，而且對(duì)于手工焊接，焊接機(jī)器人與加工過(guò)程中的人為因素?zé)o關(guān)，而這也正是影響手工焊接質(zhì)量的主要原因。

1.2 提高勞動(dòng)生產(chǎn)率

與手工焊接相比，可以在惡劣的工作環(huán)境下工作，焊接機(jī)器人加工是提高生產(chǎn)效率的有效方法。

1.3 改善工作環(huán)境

焊接機(jī)器人加工大幅度減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，工作環(huán)境得到改善。

2 焊接機(jī)器人技術(shù)研究現(xiàn)狀

焊接機(jī)器人按照產(chǎn)地主要有三類，分別是日系、歐系和美系。歐洲焊接機(jī)器人生產(chǎn)廠家有德國(guó)的KUKA、CLOGS，瑞典的ABB及意大利的COMAU等企業(yè);日本主要的焊接機(jī)器人廠家有Fanuc、Motoman以及OTC等。近幾年國(guó)內(nèi)的焊接機(jī)器人也有了一定的發(fā)展，主要有昆山華恒、唐山開(kāi)元、沈陽(yáng)新松、及煙臺(tái)得利安等品牌，在工業(yè)生產(chǎn)及院校教學(xué)上都得到了廣泛的應(yīng)用。

焊接機(jī)器人集焊接技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制、數(shù)控加工等知識(shí)領(lǐng)域，在制造業(yè)中的應(yīng)用數(shù)量逐年增加，推動(dòng)了人們對(duì)焊接機(jī)器人的研究。

2.1 機(jī)器人焊接工藝

焊接機(jī)器人常用的焊接方法有氣體保護(hù)焊、鎢極氬氣保護(hù)焊、等離子弧焊以及激光焊。目前，國(guó)外弧焊機(jī)器人操作工藝采用高速及高效氣體保護(hù)焊接工藝，如雙絲氣體保護(hù)焊、熱絲TIG焊、熱絲等離子焊等先進(jìn)的工藝方法，這些工藝方法不但可以有效地保證優(yōu)良的焊接接頭，還可以使焊接速度和熔敷效率提高數(shù)倍至幾十倍。國(guó)內(nèi)在這些方面也有一定的研究，如需提高焊接機(jī)器人加工質(zhì)量，焊接工藝的研究也是一項(xiàng)重要的課題。

2.2 焊接機(jī)器人仿真

機(jī)器人焊接仿真技術(shù)在教學(xué)過(guò)程中優(yōu)勢(shì)頗多，在仿真過(guò)程中使用機(jī)器人理論和CAD/CAM等技術(shù)，以動(dòng)畫(huà)形式呈現(xiàn)出來(lái)，再對(duì)機(jī)器人進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)焊接機(jī)器人加工的真實(shí)環(huán)境仿真模擬，自動(dòng)生成加工程序，加工工件，并對(duì)過(guò)程進(jìn)行評(píng)判。目前，焊接機(jī)器人離線仿真編程在企業(yè)生產(chǎn)中已初具規(guī)模。但是，還亟需進(jìn)一步的推廣和使用，特別是高技能人才培養(yǎng)的職業(yè)院校，焊接機(jī)器人模擬仿真在教學(xué)上的推廣應(yīng)用勢(shì)在必行。

2.3 焊接機(jī)器人定位精度問(wèn)題有待解決

焊接機(jī)器人作為高精度的機(jī)械加工設(shè)備，雖然近幾年已經(jīng)有了一定程度的改善，但是還存在重復(fù)定位精度高，而絕對(duì)定位精度低的問(wèn)題，如果要提高重復(fù)定位精度需要對(duì)硬件本身進(jìn)行研發(fā)改進(jìn)，而絕對(duì)定位精度則可以通過(guò)標(biāo)定等方法對(duì)機(jī)器人控制器中的參數(shù)進(jìn)行修正，以提高機(jī)器人的位姿精度，隨著離線編程的興起，提高焊接機(jī)器人的絕對(duì)定位精度顯得尤為重要。

3 未來(lái)焊接機(jī)器人的發(fā)展方向

3.1 向更智能化方向發(fā)展

未來(lái)焊接機(jī)器人與其它工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展方向一致，旨在提高焊接機(jī)器人對(duì)加工模式及工作環(huán)境的識(shí)別能力，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，并提出解決方案，加以實(shí)施，創(chuàng)建能夠從有限的數(shù)據(jù)中快速學(xué)習(xí)的系統(tǒng)，這也就是創(chuàng)造人工智能，智能化的程度取決于人們對(duì)于它的進(jìn)一步理解。

3.2 焊接機(jī)器人離線編程仿真技術(shù)的應(yīng)用

隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，機(jī)器人的應(yīng)用已成為自動(dòng)化程度的重要標(biāo)志之一，焊接機(jī)器人也快速應(yīng)用于生產(chǎn)中，目前使用的示教再現(xiàn)編程耗時(shí)長(zhǎng)，機(jī)器人長(zhǎng)期處于空置狀態(tài)，影響加工效率。

離線編程及計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)將工藝分析、程序編制、工藝調(diào)整等工作集中于離線操作，不影響焊接機(jī)器人的正常生產(chǎn)，這將在提高生產(chǎn)率方面起到積極的作用。

3.3 機(jī)器人群組式處理任務(wù)

工業(yè)上，可以根據(jù)生產(chǎn)需要將各種功能的機(jī)器人組裝成一個(gè)群組加工平臺(tái)，平臺(tái)匯集了多種加工功能，完成不同任務(wù)的處理，更適用于流水線式生產(chǎn)操作。群組加工平臺(tái)代替單一的執(zhí)行任務(wù)后，還可以進(jìn)一步與人工智能相結(jié)合，更大程度的實(shí)現(xiàn)群體機(jī)器人的集中控制，使工業(yè)生產(chǎn)更加智能化、集成化。

3.4 能量和能源

隨著各類機(jī)器人的快速發(fā)展，加工功能更加完善。但是，能量存儲(chǔ)是移動(dòng)機(jī)器人的主要瓶頸，制約著機(jī)器人的研發(fā)制造。隨著未來(lái)儲(chǔ)電技術(shù)的推進(jìn)，焊接機(jī)器人的加工功能會(huì)更加齊全，生產(chǎn)過(guò)程會(huì)更加便捷，而且焊接機(jī)器人可能會(huì)走出車間，增加焊接機(jī)器人的實(shí)用性。由此可見(jiàn)，蓄電能力的提升與機(jī)器人的功能完善就顯得同等重要。

焊接機(jī)器人的發(fā)展前景拭目以待，它的研發(fā)改進(jìn)、推廣及使用將使現(xiàn)代工業(yè)加工更加智能化、便捷化和高效化，更好的服務(wù)于“中國(guó)制造2025”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。