機器人在焊接作業中的應用現狀及未來趨勢分析

青島中車四方車輛有限公司 山東青島 266000

隨著機器人技術以及計算機技術飛速發展，以及市場對焊接產品的高質量、高效率的新要求，焊接機器人在焊接領域應用不斷擴大。在機器人焊接過程中，如果不掌握焊槍的姿態與位置路徑規劃與控制、數字化焊機參數自動調節、機器人與焊機通信等，很容易出現各類焊接缺陷。本文介紹了機器人焊接工藝制定、多層多道焊的焊縫規劃和機器人焊接過程中變形補償等，通過機器人焊接關鍵技術解決，對實現高質量、高效的、智能化的焊縫具有重要的理論意義和應用價值。

1 焊接機器人的應用現狀

1.1 接機器人的零件價格十分昂貴

由于我國對機器人的零部件批量生產的技術水平有限，焊接機器人的零件大部分都是依賴進口，這就導致了機器人零件的價格十分昂貴。一旦機器人的零件損壞，僅更換的費用就可能是十幾萬，而且供貨的時間相對長一些，這就嚴重影響了工廠的生產進度。像損壞率極高的槍纜、焊槍等價位不低，導致廠家買得起而用不起，嚴重阻礙了中國智能制造的發展。

1.2 生產線

生產線主要是將具有不同功能的焊接機器人，依據流水線作業的方式將其進行連接，以此讓上下（前后）焊接工序能夠有效的銜接在一起，各個點位的機器人只需要承擔一種焊接工藝，各司其職，通過傳輸設備將需要進行焊接的工件傳送至焊接工序點進行焊接。采用生產線這種焊接方式不僅能夠在很大程度上減少人力成本的投資，還可以確保長時間穩定工作，僅僅只用投入一小部分的精力對生產線上的所有設備進行維護即可。通常生產線主要是應用在汽車的制造過程中。現階段，全世界大部分的汽車制造都已形成了規模較為完善的自動化生產線，對車身的鋼架框架結構進行焊接都已全部由焊接機器人進行替代。在日本的豐田汽車公司中，這一模式發展的最為成功，該公司最早是采用電焊機器人進行焊接，不僅有效增強了焊接質量，還提升了汽車生產的工作效率，大大縮短了成品的制造時間，在極短的時間內迅速占領了我國汽車市場，在這之后，德國、美國等一些汽車制造大國也開始紛紛在汽車制造領域應用焊接機器人生產線進行生產制造。當前，我國國內的汽車品牌如哈弗、傳祺和奇瑞等也已開始在汽車制造中應用焊接機器人生產線，有效地提升了我國國產汽車的生產質量，在近幾年中也逐漸獲得了消費者的認同和好評[1]。

2 焊接機器人技術未來發展趨勢分析

2.1 攪拌摩擦焊技術

攪拌摩擦焊技術是一種出現相對較晚的節能環保焊接技術，其在焊接時會將特殊攪拌頭插入到焊件的焊接部位并進行高速旋轉，使焊件接觸面因快速摩擦而產生熱量，在熱量不斷累積的情況，一旦焊件接觸面溫度達到了焊接溫度要求，即可利用鋁合金高溫強度低的特點，通過軸向鍛壓來完成焊件的固相連接。由于攪拌頭的壓力作用是從其前端向后部塑性流動的，因此焊件能夠有效的壓焊為一個整體。與其他焊接技術相比，攪拌摩擦焊技術在焊接過程中無需添加保護氣和焊絲，因此幾乎不會出現熔化、煙塵、飛濺與弧光，具有著很強的環保效果，現階段攪拌摩擦焊技術在動車組鋁合金車體焊接中的應用雖然相對較少，但日本A-Train 系列車、新高線高速動車組的車頂板、地板件，均是采用此類焊接技術來完成焊接，并取得了不錯的效果。

2.2 焊接機器人的傳感技術

在焊接機器人進行工作時，傳感器發揮了巨大的作用，通過傳感器，可以控制焊接機器人的工作位置、工作速度等，同時，為了確保部分焊接點位的精確度，還會在焊接機器人上配備壓力傳感器、激光傳感器等。但是這些傳感器在惡劣的環境下，無法精確的確定焊接點位，具有一定的誤差[2]。因此，在未來的焊接機器人中，傳感技術會從聲覺、觸覺、視覺等偏向于人類功能的發現發展。

2.3 電源融合技術

電源融合技術是將焊接機器人的焊接設備的電源和機器人的電源相融合，改善傳統焊接機器人焊接焊接設備與機器人之間數據交換量有限的缺點。目前，日本松下的TAWERS 焊接機器人實現了機器人與高性能焊接電源的完美結合，采用全軟件高速波形控制技術，可控制焊接熱輸入，實現焊接飛濺極小化，非常適合于高速焊接[3]。

3 結語

焊接機器人的應用將會越來越普遍，但是在目前的應用場景來看，焊接機器人還存在著一些問題。隨著科技的進步，時代的發展，這些問題都會得到有效的解決。焊接機器人在未來制造行業中的地位會非常重要。焊接機器人在生產制造領域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。有關團隊對焊接機器人的研究、應用很大程度上推動了工業制造業技術的前進步伐。最近幾年，焊接機器人的焊接技術的研究與應用取得了突破。例如模糊控制技術、智能控制、神經網絡視覺化、視覺控制技術等給焊接機器人的編程系統帶來了新的發展。如何將最新的科研成果應用到焊接機器人上，將是未來焊接技術的主要方向。