王 洋 曲 瑞

（1.沈陽(yáng)蒙塔薩汽車(chē)零部件有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000；2.沈陽(yáng)盛達(dá)因機(jī)電設(shè)備有限公司，遼寧 沈陽(yáng) 110000）

1 焊接機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀

1.1 焊縫跟蹤技術(shù)

焊縫跟蹤技術(shù)是在實(shí)際焊接過(guò)程中，基于環(huán)境因素的影響來(lái)對(duì)焊接路徑和焊接參數(shù)進(jìn)行調(diào)整，確保焊接質(zhì)量的可靠性。在針對(duì)焊縫跟蹤技術(shù)研究過(guò)程中，其主要借助于傳感器技術(shù)和控制理論方法，而且近代模糊數(shù)學(xué)和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)也在焊接跟蹤技術(shù)中進(jìn)行應(yīng)用。在當(dāng)前焊接跟蹤技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中，初步傳感器與人類(lèi)視覺(jué)相接觸，以此來(lái)對(duì)焊縫和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行檢測(cè)，并將其在焊縫跟蹤系統(tǒng)模糊控制焊縫跟蹤中進(jìn)行應(yīng)用，這也有效地提高了焊接跟蹤技術(shù)的智能化水平。

1.2 離線(xiàn)編程

離線(xiàn)編程作為編程語(yǔ)言的進(jìn)一步拓展，其依托于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)和規(guī)劃算法來(lái)進(jìn)行機(jī)器與工作環(huán)境模型的構(gòu)建，這樣在實(shí)際焊接機(jī)器人操作過(guò)程中，能夠與相關(guān)的焊接路徑、參數(shù)等相結(jié)合，合理進(jìn)行軌跡規(guī)劃，從而保證生產(chǎn)的高質(zhì)量和精準(zhǔn)性。

1.3 弧焊電源技術(shù)

弧焊是焊接中較為重要的一項(xiàng)技術(shù)，近年來(lái)隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)和電子技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器人弧焊技術(shù)發(fā)展速度較快，其通過(guò)利用微處理機(jī)和反饋控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電源動(dòng)靜特性的無(wú)機(jī)控制，同時(shí)也能夠?qū)Χ袒『鸽娏骱兔}沖焊電流等進(jìn)行控制，有效地保證了機(jī)器人弧焊操作的穩(wěn)定性和高效性。

1.4 遙控焊接技術(shù)

遙控焊接技術(shù)主要是在一些較為危險(xiǎn)及特殊環(huán)境下，由人來(lái)對(duì)焊接機(jī)器人進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視和控制，確保焊接任務(wù)的完成。遙控焊接技術(shù)涉及到多學(xué)科的知識(shí)，其也是當(dāng)前焊接自動(dòng)化和智能化的最直接體現(xiàn)。

2 焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

2.1 智能傳感器和機(jī)器人多傳感器信息融合技術(shù)

由于基本傳感器只有一個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)換元件，但隨著智能技術(shù)的發(fā)展，智能傳感器應(yīng)運(yùn)而生，其處理器件實(shí)現(xiàn)了高度集成。由于單個(gè)傳感器信息不能為智能機(jī)器人提供準(zhǔn)確、可靠的信息，因此需要對(duì)多傳感器信息進(jìn)行集成，以實(shí)現(xiàn)傳感器信息的綜合利用和準(zhǔn)確判斷。多傳感器技術(shù)在焊接機(jī)器人中的應(yīng)用，可以促進(jìn)焊接機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，有效地調(diào)節(jié)機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)，提高機(jī)器人的智能化水平和效率。在焊接機(jī)器人的實(shí)際操作中，會(huì)受到多種因素的干擾。使用單一傳感器時(shí)，不能準(zhǔn)確判斷周?chē)h(huán)境。為了提高焊接機(jī)器人的工作效率，需要融合多傳感器信息，采用柔性集成處理，有效地分析焊接機(jī)器人的具體工作條件，提高焊接機(jī)器人的工作效率。

2.2 焊接機(jī)器人與周邊焊接設(shè)備的柔性化集成

焊接機(jī)器人與柔性外部設(shè)備控制的協(xié)調(diào)，有助于減少輔助時(shí)間，提高工作效率。為了保證球形或橢圓形工件在焊接過(guò)程中保持整個(gè)熔池水平或稍低的坡度，焊接變位機(jī)必須不斷改變工件的位置和姿態(tài)。焊接過(guò)程中定位裝置不固定，為了提高整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率，保證整個(gè)系統(tǒng)質(zhì)量的提高，需要對(duì)ARC 焊接電源和夾具進(jìn)行合理的配置。

2.3 焊接機(jī)器人系統(tǒng)的智能化

焊接機(jī)器人的整個(gè)焊接過(guò)程比較復(fù)雜，在實(shí)際焊接過(guò)程中涉及到更多的問(wèn)題，如電、磁、熱、光等，因?yàn)檫@些因素都具有非線(xiàn)性特性，這使得建立精確的數(shù)學(xué)模型成為不可能。基于人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的自學(xué)習(xí)能力和自適應(yīng)能力，其信息量大，可以實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)算，因此將其應(yīng)用于焊接機(jī)器人系統(tǒng)中，可以有效地促進(jìn)智能焊接機(jī)器人的發(fā)展。

2.4 多智能系統(tǒng)的融合

基于單智能機(jī)器人的多智能焊接機(jī)器人研制。多智能焊接機(jī)器人通過(guò)多機(jī)器人之間的協(xié)調(diào)操作完成具體的焊接任務(wù)。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，主要是基于邏輯、功能和物理來(lái)劃分獨(dú)立、經(jīng)濟(jì)的多智能單元，各單元之間相互通信，相互協(xié)作，完成一些較為復(fù)雜、專(zhuān)門(mén)的焊接操作。當(dāng)多個(gè)機(jī)器人共同完成同一焊接任務(wù)時(shí)，需要將焊接機(jī)器人與柔性結(jié)合起來(lái)，明確機(jī)器人之間的分工，保證各機(jī)器人協(xié)調(diào)操作，實(shí)現(xiàn)信息交換，從而保證焊接效率和質(zhì)量的全面提高。

3 焊接機(jī)器人焊縫成形質(zhì)量控制技術(shù)

焊縫成形質(zhì)量控制技術(shù)是在焊接過(guò)程中，利用視覺(jué)傳感方法監(jiān)控、檢測(cè)焊接動(dòng)態(tài)熔池幾何尺寸、焊縫背面熔寬的變化，根據(jù)變化相應(yīng)的實(shí)時(shí)調(diào)整焊接參數(shù)、焊槍姿態(tài)與運(yùn)動(dòng)軌跡，使焊縫得到良好成形。焊縫成形質(zhì)量控制技術(shù)主要包括:焊接熔池動(dòng)態(tài)信息傳感、焊接過(guò)程建模，智能控制器設(shè)計(jì)三個(gè)方面。

3.1 焊接熔池動(dòng)態(tài)信息傳感

焊接熔池動(dòng)態(tài)信息傳感是焊縫成形質(zhì)量控制過(guò)程的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。基于視覺(jué)傳感在線(xiàn)實(shí)時(shí)獲取的熔池動(dòng)態(tài)信息能夠直接反應(yīng)焊接過(guò)程金屬熔化的動(dòng)態(tài)行為，因此視覺(jué)傳感方法是焊接熔池動(dòng)態(tài)過(guò)程控制中最常用到的方法。國(guó)內(nèi)外研究人員對(duì)視覺(jué)傳感測(cè)量焊接動(dòng)態(tài)熔池自由表面參數(shù)的方法進(jìn)行了深入研究。

3.2 焊接過(guò)程建模與控制器設(shè)計(jì)

焊接過(guò)程的建模是在焊接過(guò)程中，建立焊接參數(shù)對(duì)焊縫成形的影響規(guī)律模型。建模是控制器設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)，其模型的準(zhǔn)確性決定了控制系統(tǒng)對(duì)焊接熔池動(dòng)態(tài)過(guò)程控制有效性。由于焊接過(guò)程具有多變量耦合、時(shí)變、非線(xiàn)性等特點(diǎn)，采用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型無(wú)法真實(shí)的反應(yīng)焊接過(guò)程，很難達(dá)到理想的控制效果。隨著現(xiàn)代神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、模糊集合與粗糙集合等智能建模方法的提出與應(yīng)用到焊接過(guò)程的模型建立中，焊縫成形質(zhì)量控制技術(shù)有了顯著的突破。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，再加之市場(chǎng)的需要，焊接機(jī)器人在多個(gè)行業(yè)中進(jìn)行推廣應(yīng)用，這也使焊接機(jī)器人生產(chǎn)種類(lèi)更具多樣性。在焊接機(jī)器人快速發(fā)展的新形勢(shì)下，焊接機(jī)器人技術(shù)取得了較大的進(jìn)步，并加快了智能化的發(fā)展進(jìn)程，這對(duì)于推動(dòng)我國(guó)工業(yè)的健康、持續(xù)發(fā)展具有極為重要的意義。