任萱

摘? ?要：焊接機(jī)器人技術(shù)缺少“柔性”，需要根據(jù)實(shí)際數(shù)據(jù)以及實(shí)際作業(yè)的要求來(lái)提前設(shè)置焊接需要進(jìn)行的路徑和焊接中重要的參數(shù)，這往往在焊接工作中留下比較明顯的缺點(diǎn)。像常見(jiàn)的點(diǎn)焊、弧焊等這些常見(jiàn)的機(jī)械示教式流程，主要為通過(guò)穩(wěn)定的編程程序，使焊接電源需要的參數(shù)以及焊接機(jī)器人所用的焊槍中心點(diǎn)位的位姿行走、軌跡達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定可控的狀態(tài)。在近年來(lái)人工智能技術(shù)、工業(yè)控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)不斷發(fā)展的前提下，現(xiàn)在的單一示教再現(xiàn)型焊接機(jī)器人正在像智能化、多傳感的智能化柔性加工單元體系為發(fā)展方向?，F(xiàn)在主要講解焊接機(jī)器人通過(guò)智能化焊接工作平臺(tái)的系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用和關(guān)鍵組成部分。通過(guò)設(shè)計(jì)較為先進(jìn)的智能焊接系統(tǒng)，解決在柔性生產(chǎn)當(dāng)中機(jī)器人的問(wèn)題以及控制系統(tǒng)與其他組成系統(tǒng)諸如通信、快速裝夾工件和焊縫跟蹤等技術(shù)上的難題。

關(guān)鍵詞：智能化? 機(jī)器人集成? 焊接工作平臺(tái)

中圖分類(lèi)號(hào)：F426.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2020）06（c）-0084-02

在焊接機(jī)器人的前景當(dāng)中，出現(xiàn)了之前從未出現(xiàn)的機(jī)遇，就是在技術(shù)不斷發(fā)展的同時(shí)，焊接機(jī)器人的售價(jià)卻是在下降，性價(jià)比的提升成為了顯而易見(jiàn)的事情;除此之外，現(xiàn)在階段的勞動(dòng)力成本處于一個(gè)不斷上升的狀態(tài)，我國(guó)邁出了由工業(yè)制造大國(guó)向工業(yè)制造強(qiáng)國(guó)的腳步。在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，需要提升我國(guó)的產(chǎn)品質(zhì)量、讓產(chǎn)業(yè)的加工手段得到提高，以此來(lái)增加我國(guó)企業(yè)的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，這些現(xiàn)象都可表明在焊接機(jī)器人產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展前景以及發(fā)展空間。

現(xiàn)在的高新型應(yīng)用技術(shù)包含機(jī)械設(shè)計(jì)、焊接工藝、識(shí)別以及傳感技術(shù)、信息采集、自動(dòng)控制和處理多種學(xué)科形成的新型應(yīng)用技術(shù)，其主要目的是解決焊接工藝作為主體的自動(dòng)化設(shè)備能否在滿足工業(yè)制造中的焊接需求，在檢測(cè)和控制質(zhì)量時(shí)以自動(dòng)化、智能化和信息化作為評(píng)定的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)。

1? 焊接機(jī)器人的發(fā)展方向以及分類(lèi)

在現(xiàn)階段，焊接機(jī)器人的基礎(chǔ)應(yīng)用模塊以及趨于成熟，類(lèi)型豐富多樣，主要包括電焊機(jī)器人、摩擦焊接機(jī)器人、弧焊機(jī)器人和激光焊接機(jī)器人在內(nèi)的多種類(lèi)型。

而焊接機(jī)器人的發(fā)展方向大致如下。

1.1 焊接機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)

機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)是一個(gè)精細(xì)的工作流程，對(duì)于定位的精準(zhǔn)要求以及動(dòng)作的靈活度要求都非常高，正因如此，使得機(jī)器人成為關(guān)鍵時(shí)刻執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重要發(fā)展方向是輕便巧妙，而模塊化和可重構(gòu)的也同樣成為了本體結(jié)構(gòu)將來(lái)的發(fā)展方向。

1.2 智能傳感技術(shù)

環(huán)境可以對(duì)焊接過(guò)程造成較大的影響，工作本身也會(huì)因?yàn)檫@個(gè)因素而發(fā)生變形，為了改變被稱(chēng)為“盲人式”焊接的一代示教焊接編程，需要我們對(duì)焊接未來(lái)的發(fā)展方向注入更有效更多彩的感覺(jué)，除了視覺(jué)傳感器之外，還可以額外的添加聲覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)等其他多方面的傳感設(shè)備，增加其對(duì)于周遭環(huán)境的感知能力，當(dāng)這些設(shè)備在機(jī)器人系統(tǒng)中運(yùn)行時(shí)，可以 確保機(jī)器人焊接的過(guò)程可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)把控和精準(zhǔn)定位。

1.3 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)

機(jī)器人焊接從原來(lái)孤立的一方面在企業(yè)自動(dòng)化和信息化的浪潮當(dāng)中迅速融入，被添加到數(shù)字化工廠的名錄當(dāng)中。不但如此，今后還會(huì)增加機(jī)器人多智能化群體體系的構(gòu)建、相互磋商機(jī)理以及通信以及學(xué)習(xí)方法和感知、模型構(gòu)建與規(guī)劃、控制群體行為以及其他相關(guān)方面的研究。

1.4 VR技術(shù)

VR就是虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，將仿真、預(yù)演和發(fā)展添加到機(jī)器人應(yīng)用的控制過(guò)程中，讓操作者可以通過(guò)遠(yuǎn)程操縱來(lái)完成對(duì)機(jī)器人的操縱，依賴多元傳感器、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和臨場(chǎng)技術(shù)來(lái)完成機(jī)器人的虛擬操縱，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互的過(guò)程。

2? 典型機(jī)器人焊接系統(tǒng)

機(jī)器人、工裝夾具和焊接裝備等內(nèi)容構(gòu)成了機(jī)器人焊接的基本系統(tǒng)，在技術(shù)角度來(lái)分析，焊接體系主要分為“焊接+機(jī)器人”“焊接工作站+機(jī)器人”“焊接生產(chǎn)線+機(jī)器人”三個(gè)體系。

3? 智能焊接技術(shù)的集成應(yīng)用

3.1 智能焊接站系統(tǒng)的主要應(yīng)用

智能焊接站的主要構(gòu)成組件是機(jī)器人系統(tǒng)、焊接電源系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、焊槍防撞傳感器、機(jī)器人移動(dòng)軌道、安全系統(tǒng)、清槍站、變位機(jī)和工裝夾具以及排煙除塵系統(tǒng)。在焊接工作站中采用兩工位這種設(shè)計(jì)和液壓/氣動(dòng)焊接夾具的多是弧焊機(jī)器人，這種工作方式可以實(shí)現(xiàn)操作者與機(jī)器人焊接交替工作，可以在最大程度上減少焊接機(jī)器人的待機(jī)時(shí)間，最大化提高生產(chǎn)效率。在一周內(nèi)，傳統(tǒng)系統(tǒng)可以處理400個(gè)工件，而智能焊接系統(tǒng)則可以處理600個(gè)工件，極大地提高了工作的效率。如圖1所示。

對(duì)于其中具體的構(gòu)建如下所述：

（1）機(jī)器人系統(tǒng)：這種專(zhuān)用的1660ID弧焊機(jī)器人多采用ABB，除此之外還配備有TBI的水冷焊槍?zhuān)@種焊槍上往往自帶傳感器來(lái)檢測(cè)發(fā)生的碰撞情況，可以在更大程度上保護(hù)移動(dòng)或焊接過(guò)程中的焊槍。

（2）焊接電源系統(tǒng)：這種智能站點(diǎn)所采用的電源系統(tǒng)為美國(guó)林肯的全數(shù)字化焊機(jī)R500，這套焊接技術(shù)具有比較完善的焊接工藝，可以滿足客戶在工件不同時(shí)的不同的焊接需求。

（3）控制系統(tǒng)：德國(guó)西門(mén)子旗下的PLC是控制系統(tǒng)的主要元件，這套系統(tǒng)可以構(gòu)建通信網(wǎng)絡(luò)，將各個(gè)電子元件連接在一起，保證整個(gè)系統(tǒng)可以有效穩(wěn)定的運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的進(jìn)程，并且可以對(duì)相關(guān)的生產(chǎn)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

（4）變位機(jī)與夾具：作為系統(tǒng)中的主要執(zhí)行中樞機(jī)構(gòu)，需要有工裝夾具安裝在變位機(jī)上，可以快速定位到工作元件當(dāng)中，其中有通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)軸作為變位機(jī)身，以此來(lái)達(dá)到精確控制旋轉(zhuǎn)角度的任務(wù)。