智能制造與機器人焊接技術的集成與應用研究

易武

摘要：焊接技術是制造業中占有非常重要地位的工藝技術之一，其被廣泛應用于航天、船舶、家電、汽車等制造業領域。傳統的焊接技術會產生有害氣體，對工人的身體造成一定傷害，并且傳統焊接工作強度大，很難保證焊接的質量。隨著傳統焊接技術暴露的問題越來越多以及互聯網科技的飛速發展，焊接技術的智能化也越來越受到人們的關注。近年來，機器人焊接技術的應用越來越廣泛，其不僅能夠提高焊接的生產效率，同時也能改善施工人員的工作環境，降低了施工人員的工作強度。因此，實現焊接技術的數字化、自動化與智能化成為了制造行業的迫切需求，而推動機器人焊接技術向智能化方向發展，則有利于我國制造業更上一層臺階。

關鍵詞：機器人焊接;智能制造;焊接技術

一、智能制造與機器人焊接技術的概述

智能制造是利用信息技術，以智能化工廠為載體，將智能制造技術貫穿各個環節，如設計、生產、管理、售后等各個環節，利用智能互聯網作為基礎支撐，實現端到端的數據流傳輸，這不僅能縮短產品的研發周期，同時，還可以降低生產成本，提高生產的效率以及產品的質量。

機器人焊接是將機器人技術與自動化技術相結合，在焊接工作之時，通過圍欄、吸塵設施等保證施工人員的人身安全。因此，機器人焊接技術是解放了施工人員的雙手，提高了焊接的工作效率。同時，為了保證焊接技術的質量，在配套裝置中，集成了靈敏度高、抗干擾能力強的焊接跟蹤等傳感器，通過傳感器，將需要焊接的圖像傳輸給計算機，通過計算分析和數據分析，找到需要焊接的焊縫位置。由此可以看出，機器人焊接技術更加的安全可靠，利用計算機集成技術使其能夠自動化控制，從而實現機器人焊接的自主化和智能化。

目前，接機器人在生產制造領域已經發揮了相當重要的作用，大大地提高了產品的質量和產品生產的效率。根據IFR數據顯示：2019年全球機器人保有量為272.2萬臺，其中用于焊接共有64萬臺;全球機器人裝機量為37.3萬臺，其中用于焊接的共有7.5萬臺?？梢哉f，工業制造領域依托焊接機器人實現新的飛躍已經成為必然。

二、智能機器人焊接技術的特點及具體運用

早期的機器人焊接主要采用“示教再現”型運動方式，這種機器人將焊接技術存儲記憶，能夠機械的重復“示教”動作。但是，這樣的機器人很難適應外部因素的變化，為了降低智能機器人在焊接過程中受不確定因素的影響，不僅需要機器人實現焊縫的自動跟蹤，而且還要實現焊接參數的實時調整。在未來這就需要機器人焊接路徑的自主化編程，根據焊接的外部環境以及焊接的實際情況，能自動識別焊縫，并且自主的進行路徑的選擇與規劃。

（一）機器人焊接技術的精細化控制

與傳統焊接技術不同的是，機器人焊接技術更加的穩定和安全。為了加強適應機器人焊接的新工藝開發，要充分發揮機器人動作穩定以及可控的優勢，不斷改進、創新焊接技術，進一步提高焊接技術的質量以及效率。機器人焊接是將多種傳感器、監測裝備、自動化設備以及電子計算機等相結合，從多角度獲取焊接的基本信息，從而實現焊接技術的精細化控制。將智能機器人焊接技術朝著精細化方向發展，先進的焊接技術是機器人焊接的靈魂，只有不斷的推動高質量、精細化控制的技術，才能將智能機器人焊接技術向縱深推進。右圖為某船舶大型結構件智能焊接工位。

（二）人工智能焊接技術的協作方式

“多機器人協作”模式是近年來提出的概念，意思是將多個制造焊接工藝相融合，一體化高效融合制造，制造裝備采用多個開發智能機器人協作，制造出高端的系統裝備，將關鍵的技術任務分解，再由多個機器人協作完成，這種協作方式，能夠加快工藝生產的效率。另外一種是“人機協作”模式，在焊接過程中，以人為主導，機器人按照人的意志完成焊接動作，這種協作方式通過視覺傳感器和圖像實時傳輸等技術，利用通信技術將圖像傳入計算機，模擬真實的焊接操作感，由人控制機器人進行焊接，這種情況一般出現在例如：深空探測、深海、核輻射等地。

（三）機器人焊接的網絡化和數字化

機器人焊接運用驅動控制器高速響應，操作系統擁有強大的核心大數據處理中心，可以實現數字化計算，充分利用合理的算法處理獲取的焊接信息，使得機器人能在復雜的場地自動調整狀態，實現自動匹配焊接參數的功能。同時，利用網絡通信技術，將信息進行一體化管理，實現遠程的監控、診斷和檢修，使得機器人焊接技術更加方便，從而實現焊接的高質量和焊接的高效率。

三、智能機器人焊接技術的發展趨勢

隨著通信技術以及傳感器技術的不斷發展，未來智能機器人焊接技術將配置更多的傳感器來感知焊接的外部環境，使得焊接過程中的視覺效果更加真實。同時，人工智能強大的學習和信息處理能力使得其能夠不需要人為的干預而進行自我工作狀態調整并完成一些復雜的焊接工作，這就使機器人焊接越來越智能化。

而隨著工業互聯網的進一步發展，未來智能焊接機器人與工業互聯網的聯系也將更加緊密，其能夠從工業互聯網中獲取更多的物聯數據資料，進而通過自我學習來具備更多條件與場景下的焊接能力，處理好更復雜工況下的焊接問題。

總結與展望

隨著我國制造業的不斷發展，機器人焊接技術是現代化工業發展的必然趨勢。面對層出不窮的新技術和新要求，機器人焊接技術要站在新的起點上，不斷改進與創新焊接技術，將智能化與自動化應用于機器人焊接之中，保證焊接技術的時效性以及高準確性，從而滿足工業化生產的需要。

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