焊接機器人的發展現狀與趨勢

張炳正 李文星

【摘 ?要】在工業制造企業實際發展的過程中，應重視焊接機器人的發展以及進步，遵循科學化的工作原則，合理進行智能化整改以及創新，拓寬工作渠道，采用合理的方式，提升機器人焊接智能化水平，滿足當前的實際發展需求，建設高素質人才隊伍，培養技術人員的相關編程能力以及各方面的操作。本文闡述了焊接機器人的發展現狀，并對焊接機器人未來的發展方向進行了論述。

【關鍵詞】焊接機器人;發展現狀;發展趨勢;智能控制

隨著現代工業的高速發展，機器人的應用已成為自動化程度的重要標志之一。焊接機器人也快速應用于生產中，在改善勞動者的生產環境、提高生產效率、提升焊接質量方面都得到了充分的體現。但是，焊接機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一步提升發展。焊接機器人在工業生產上也得到了廣泛地使用，很大程度的改善了生產條件、提高了生產效率，焊接質量也得到了提升。

1 焊接機器人加工的優勢

1.1 加工質量高，穩定性好

焊接機器人加工質量以數值的形式反映出來，取決于加工工藝的制定及設備的精度。而且，機器人焊接還可以在加工前進行跟蹤運行，提前感知焊接過程中可能會出現的質量問題，并加以解決。這一點手工焊接是不能完全實施的，而且對于手工焊接，焊接機器人與加工過程中的人為因素無關，而這也正是影響手工焊接質量的主要原因。

1.2 提高勞動生產率

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

1.3 改善工作環境

焊接機器人加工大幅度減輕勞動強度，工作環境得到改善。

2 焊接機器人技術研究現狀

焊接機器人按照產地主要有三類，分別是日系、歐系和美系。歐洲焊接機器人生產廠家有德國的KUKA、CLOGS，瑞典的ABB及意大利的COMAU等企業;日本主要的焊接機器人廠家有Fanuc、Motoman以及OTC等。近幾年國內的焊接機器人也有了一定的發展，主要有昆山華恒、唐山開元、沈陽新松、及煙臺得利安等品牌，在工業生產及院校教學上都得到了廣泛的應用。焊接機器人集焊接技術、計算機控制、數控加工等知識領域，在制造業中的應用數量逐年增加，推動了人們對焊接機器人的研究。

2.1 機器人焊接工藝

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

2.2 焊接機器人仿真

機器人焊接仿真技術在教學過程中優勢頗多，在仿真過程中使用機器人理論和CAD/CAM等技術，以動畫形式呈現出來，再對機器人進行控制，實現焊接機器人加工的真實環境仿真模擬，自動生成加工程序，加工工件，并對過程進行評判。目前，焊接機器人離線仿真編程在企業生產中已初具規模。但是，還亟需進一步的推廣和使用，特別是高技能人才培養的職業院校，焊接機器人模擬仿真在教學上的推廣應用勢在必行。

2.3 焊接機器人定位精度問題有待解決

焊接機器人作為高精度的機械加工設備，雖然近幾年已經有了一定程度的改善，但是還存在重復定位精度高，而絕對定位精度低的問題，如果要提高重復定位精度需要對硬件本身進行研發改進，而絕對定位精度則可以通過標定等方法對機器人控制器中的參數進行修正，以提高機器人的位姿精度，隨著離線編程的興起，提高焊接機器人的絕對定位精度顯得尤為重要。

3 未來焊接機器人的發展方向

3.1 向更智能化方向發展

未來焊接機器人與其它工業機器人的發展方向一致，旨在提高焊接機器人對加工模式及工作環境的識別能力，能夠及時發現問題，并提出解決方案，加以實施，創建能夠從有限的數據中快速學習的系統，這也就是創造人工智能，智能化的程度取決于人們對于它的進一步理解。

3.2 焊接機器人離線編程仿真技術的應用

隨著現代工業的高速發展，機器人的應用已成為自動化程度的重要標志之一，焊接機器人也快速應用于生產中，目前使用的示教再現編程耗時長，機器人長期處于空置狀態，影響加工效率。離線編程及計算機仿真技術將工藝分析、程序編制、工藝調整等工作集中于離線操作，不影響焊接機器人的正常生產，這將在提高生產率方面起到積極的作用。

3.3 機器人群組式處理任務

工業上，可以根據生產需要將各種功能的機器人組裝成一個群組加工平臺，平臺匯集了多種加工功能，完成不同任務的處理，更適用于流水線式生產操作。群組加工平臺代替單一的執行任務后，還可以進一步與人工智能相結合，更大程度的實現群體機器人的集中控制，使工業生產更加智能化、集成化。

3.4 能量和能源

隨著各類機器人的快速發展，加工功能更加完善。但是，能量存儲是移動機器人的主要瓶頸，制約著機器人的研發制造。隨著未來儲電技術的推進，焊接機器人的加工功能會更加齊全，生產過程會更加便捷，而且焊接機器人可能會走出車間，增加焊接機器人的實用性。由此可見，蓄電能力的提升與機器人的功能完善就顯得同等重要。焊接機器人的發展前景拭目以待，它的研發改進、推廣及使用將使現代工業加工更加智能化、便捷化和高效化，更好的服務于“中國制造2025”目標的實現。

4提高焊接機器人焊接質量措施

4.1機器人工作中的實時監測

由于一些不確定性因素，機器人在焊接過程中的焊縫會產生某些缺陷，影響到工件的整體焊接質量。特別是在多層多道焊的打底焊時容易產生氣孔和未熔合缺陷，影響到后續的焊縫質量，嚴重的是由于后續焊縫遮蓋了打底層焊縫，使得底層焊縫的缺陷不容易被發現，只有通過無損探傷的方法進行檢測，因此，在機器人焊接過程中的實時監測成為一道不可缺少的工序。

4.2焊接設備的定期清理

焊接機器人與普通焊接設備一樣，需定期進行清理，特別是槍嘴的清理對焊接機器人的焊接質量起著重要作用，如果槍嘴堵塞，容易產生氣孔缺陷。

4.3焊后工件焊縫的檢查

機器人焊接的焊縫，常見的缺陷有：焊偏、咬邊、氣孔、焊穿等。通過對已完成焊縫的檢查，可以逐步改進焊接各工序，避免出現焊接缺陷。

4.4焊接夾具的合理性

機器人焊接夾具應具有必須的強度，還要考慮 不影響機器人焊接和裝夾的靈活性及簡易性。夾具 固定被焊工件使其在焊接后能滿足尺寸公差和形位 公差要求，還應滿足自動化焊接要求。夾具設計不 合理，將影響到焊接的連續性，會出現焊接接頭過 多，降低生產效率。目前可通過離線編程技術進行 模擬，提前發現夾具設計的缺陷便于改進。

4.5 合適的焊接變位器

焊接變位器通常在設備選型時確定，它直接決 定了所焊部件的自身質量及尺寸、焊縫類型、焊接 位置，是影響生產效率的關鍵性因素之一。焊接變 位器要保證工件在焊接中焊縫盡可能在船形位置，以便于焊接。

4.6焊接程序的合理性

編制焊接程序的合理與否直接決定了機器人的 焊接質量，特別是雙絲焊的焊接程序對焊接質量影 響較大，尤其以 IGM 焊接機器人雙絲焊更為突出。因此，編制的焊接程序要盡量減小對焊接質量的不 利影響，既要保證焊接質量，還要提高生產效率。

5結論

當代信息工業3.0廣泛應用電子與信息技術，使制造過程自動化控制程度進一步提高，生產效率、良品率、分工合作、設備的有效使用都得到了前所未有的提高，企業大量采用由PC、PLC等真正電子、信息技術自動化控制的機械設備進行生產。由此可見，機器正在逐步替代人類作業。在生產應用中經過對上述關鍵因素的控制，機器人的焊接質量得到了有效保證，焊縫返修率明顯降低，提高了合格率和生產效率，滿足了生產需求。

參考文獻：

[1]霍厚志，張號，杜啟恒，等.我國焊接機器人應用現狀與技術發展趨勢[J].焊管，2017，40（2）：36-42，45.