焊接机器人在焊接技术应用中的关键技术探究

桂万杰

（长安福特汽车有限公司杭州分公司，浙江 杭州 311228）

2016年1月，李克强总理主持召开国务院常委会，决定推动”中国制造2025”发展计划，从2015年到2025年这十年内，是第一个十年计划，也是”第四次工业革命”，核心内容是物理信息融合，主要涉及大数据系统，云计算系统等新一代信息技术，3D打印技术等新兴材料制造手段，智能机器人等多学科之间交叉融合的新产物，极大地推动了单个学科的发展，推动了学科之间的融合，极大地丰富了材料行业的加工手段和制造方法，为生产和制造提供了雄厚的加工基础。

1 焊接机器人的发展历程和应用现状

自1980年开始，我国对焊接机器人的研发和生产投入了大量的人力物力。近年来，我国对焊接机器人的投入热度不减，出现了百分之六十的年增长率。我国在2004年国产机器人共1400台，进口机器人超过9000台，经过十年的发展，截止今年我国工业机器人安装量为57000台，其中16000台是中国安装，且焊接机器人占全部机器人数量的百分之三十六。

现在，焊接机器人的生产技术已相比于二十一世纪初期有了极大的进步，生产焊接机器人的成本在不断压低，另一方面，采用人工焊接的成本逐渐提高，这使得焊接机器人的市场以及焊接机器人技术迎来了难得的发展机遇。

我国的焊接机器人主要应用于汽车以及火车的制造行业，工程机械的生产行业等，可以说汽车制造业的发展离不开焊接机器人的技术基础，汽车领域是焊接机器人最早和最大的投入行业，我国的红旗牌汽车和解放牌汽车最早使用了焊接机器人技术对车体进行焊接。现在，我国的铁路机车已成为世界品牌，这也提高了铁路机车行业对焊接机器人以及自动化焊接技术的需求，借助焊接机器人技术的不断革新，我国的汽车制造业已由粗糙的作坊式生产方式转变为智能的规模化生产方式，我国的焊接机器人也大量出口国外。

2 焊接机器人的技术特点及存在的问题

因其智能化特点和机械化操作，焊接机器人的焊接质量具有重复性好的特点，但正因为机械和人工有着截然不同的区别，使得焊接质量控制成为焊接机器人研发和生产的重要一环。焊缝的质量受到焊接过程中的变形，变错边，变散热以及变间隙的影响。因此，问题反馈和智能控制则成为焊接机器人技术中迫切需要解决的问题，对反馈的问题和信息进行及时的智能控制，能最大程度的提高焊接质量。下面从五个方面来讨论焊接机器人的智能化研究进展以及技术特点。

（1）传感技术

利用传感技术可以对焊缝进行精确加工，并实现生产线的自动化控制，使得焊接作业能大大提高，多种传感器的融合技术和传感信息算法的研发也成为了新的热点问题。

（2）焊缝的识别和导引

焊接机器人在进行焊接工作时需要对焊缝进行识别，关键技术和难点就是如何准确地让焊枪识别到焊接初始点，完成了这个步骤才能进一步对材料进行精确完整的焊接。而现有的技术常通过人的观察来完成焊接初始点的寻找。

（3）仿真和模拟

对焊接机器人焊枪轨迹的仿真和模拟也尤为重要，对一些固定轨迹的模拟和对障碍物的智能避让技术研发可以解决焊接机器人机械手臂遇到的实际问题。

（4）多个机器人协调控制

多机器人协调控制领域现在还在研发中，理论尚未成熟，技术也还没有投入应用，多机器人协调控制涉及到感知与学习方法，主要研究群体行为控制，是一个综合性的研究体系。

（5）遥控焊接技术

遥控焊接技术就是指远程操控焊接过程，简单的遥控焊接技术已经很成熟，现在大部分实验室和生产车间已经可以做到控制台和生产线分离，而一些更远距离的遥控焊接技术则需要更深入的进行研究，例如在海洋中对材料进行焊接，在太空中对空间站进行焊接等，需要更全面系统地进行研究。

3 焊接机器人的发展趋势

随着网络技术和机械制造技术的不断进步，我国智能化制造产业迎来了前所未有的发展机遇，汽车行业的飞速发展也对汽车材料以及智能的焊接机器人技术有了更高的技术需求。如今，焊接机器人技术已不断成熟，理论体系不断完善，但仍然有一些技术性的难题和理论限制存在，特别是焊接机器人的视觉控制技术、模糊控制技术、智能化控制技术、嵌入式控制技术、虚拟现实技术、网络控制技术等方面将是未来研究的主要方向。焊接机器人技术在未来将随着汽车行业的进步而不断的进行技术革新，为科技发展和经济进步奠定良好的技术基础。

[1]李文韬. 我国焊接生产现状与焊接技术的发展研究[J]. 无线互联科技, 2014, (11):130-130.