焊接机器人的发展现状与趋势

张炳正 李文星

【摘  要】在工业制造企业实际发展的过程中，应重视焊接机器人的发展以及进步，遵循科学化的工作原则，合理进行智能化整改以及创新，拓宽工作渠道，采用合理的方式，提升机器人焊接智能化水平，满足当前的实际发展需求，建设高素质人才队伍，培养技术人员的相关编程能力以及各方面的操作。本文阐述了焊接机器人的发展现状，并对焊接机器人未来的发展方向进行了论述。

【关键词】焊接机器人;发展现状;发展趋势;智能控制

随着现代工业的高速发展，机器人的应用已成为自动化程度的重要标志之一。焊接机器人也快速应用于生产中，在改善劳动者的生产环境、提高生产效率、提升焊接质量方面都得到了充分的体现。但是，焊接机器人在离线仿真编程、加工精度、焊接工艺的研究等方面还需进一步提升发展。焊接机器人在工业生产上也得到了广泛地使用，很大程度的改善了生产条件、提高了生产效率，焊接质量也得到了提升。

1 焊接机器人加工的优势

1.1 加工质量高，稳定性好

焊接机器人加工质量以数值的形式反映出来，取决于加工工艺的制定及设备的精度。而且，机器人焊接还可以在加工前进行跟踪运行，提前感知焊接过程中可能会出现的质量问题，并加以解决。这一点手工焊接是不能完全实施的，而且对于手工焊接，焊接机器人与加工过程中的人为因素无关，而这也正是影响手工焊接质量的主要原因。

1.2 提高劳动生产率

与手工焊接相比，可以在恶劣的工作环境下工作，焊接机器人加工是提高生产效率的有效方法。

1.3 改善工作环境

焊接机器人加工大幅度减轻劳动强度，工作环境得到改善。

2 焊接机器人技术研究现状

焊接机器人按照产地主要有三类，分别是日系、欧系和美系。欧洲焊接机器人生产厂家有德国的KUKA、CLOGS，瑞典的ABB及意大利的COMAU等企业;日本主要的焊接机器人厂家有Fanuc、Motoman以及OTC等。近几年国内的焊接机器人也有了一定的发展，主要有昆山华恒、唐山开元、沈阳新松、及烟台得利安等品牌，在工业生产及院校教学上都得到了广泛的应用。焊接机器人集焊接技术、计算机控制、数控加工等知识领域，在制造业中的应用数量逐年增加，推动了人们对焊接机器人的研究。

2.1 机器人焊接工艺

焊接机器人常用的焊接方法有气体保护焊、钨极氩气保护焊、等离子弧焊以及激光焊。目前，国外弧焊机器人操作工艺采用高速及高效气体保护焊接工艺，如双丝气体保护焊、热丝TIG焊、热丝等离子焊等先进的工艺方法，这些工艺方法不但可以有效地保证优良的焊接接头，还可以使焊接速度和熔敷效率提高數倍至几十倍。国内在这些方面也有一定的研究，如需提高焊接机器人加工质量，焊接工艺的研究也是一项重要的课题。

2.2 焊接机器人仿真

机器人焊接仿真技术在教学过程中优势颇多，在仿真过程中使用机器人理论和CAD/CAM等技术，以动画形式呈现出来，再对机器人进行控制，实现焊接机器人加工的真实环境仿真模拟，自动生成加工程序，加工工件，并对过程进行评判。目前，焊接机器人离线仿真编程在企业生产中已初具规模。但是，还亟需进一步的推广和使用，特别是高技能人才培养的职业院校，焊接机器人模拟仿真在教学上的推广应用势在必行。

2.3 焊接机器人定位精度问题有待解决

焊接机器人作为高精度的机械加工设备，虽然近几年已经有了一定程度的改善，但是还存在重复定位精度高，而绝对定位精度低的问题，如果要提高重复定位精度需要对硬件本身进行研发改进，而绝对定位精度则可以通过标定等方法对机器人控制器中的参数进行修正，以提高机器人的位姿精度，随着离线编程的兴起，提高焊接机器人的绝对定位精度显得尤为重要。

3 未来焊接机器人的发展方向

3.1 向更智能化方向发展

未来焊接机器人与其它工业机器人的发展方向一致，旨在提高焊接机器人对加工模式及工作环境的识别能力，能够及时发现问题，并提出解决方案，加以实施，创建能够从有限的数据中快速学习的系统，这也就是创造人工智能，智能化的程度取决于人们对于它的进一步理解。

3.2 焊接机器人离线编程仿真技术的应用

随着现代工业的高速发展，机器人的应用已成为自动化程度的重要标志之一，焊接机器人也快速应用于生产中，目前使用的示教再现编程耗时长，机器人长期处于空置状态，影响加工效率。离线编程及计算机仿真技术将工艺分析、程序编制、工艺调整等工作集中于离线操作，不影响焊接机器人的正常生产，这将在提高生产率方面起到积极的作用。

3.3 机器人群组式处理任务

工业上，可以根据生产需要将各种功能的机器人组装成一个群组加工平台，平台汇集了多种加工功能，完成不同任务的处理，更适用于流水线式生产操作。群组加工平台代替单一的执行任务后，还可以进一步与人工智能相结合，更大程度的实现群体机器人的集中控制，使工业生产更加智能化、集成化。

3.4 能量和能源

随着各类机器人的快速发展，加工功能更加完善。但是，能量存储是移动机器人的主要瓶颈，制约着机器人的研发制造。随着未来储电技术的推进，焊接机器人的加工功能会更加齐全，生产过程会更加便捷，而且焊接机器人可能会走出车间，增加焊接机器人的实用性。由此可见，蓄电能力的提升与机器人的功能完善就显得同等重要。焊接机器人的发展前景拭目以待，它的研发改进、推广及使用将使现代工业加工更加智能化、便捷化和高效化，更好的服务于“中国制造2025”目标的实现。

4提高焊接机器人焊接质量措施

4.1机器人工作中的实时监测

由于一些不确定性因素，机器人在焊接过程中的焊缝会产生某些缺陷，影响到工件的整体焊接质量。特别是在多层多道焊的打底焊时容易产生气孔和未熔合缺陷，影响到后续的焊缝质量，严重的是由于后续焊缝遮盖了打底层焊缝，使得底层焊缝的缺陷不容易被发现，只有通过无损探伤的方法进行检测，因此，在机器人焊接过程中的实时监测成为一道不可缺少的工序。

4.2焊接设备的定期清理

焊接机器人与普通焊接设备一样，需定期进行清理，特别是枪嘴的清理对焊接机器人的焊接质量起着重要作用，如果枪嘴堵塞，容易产生气孔缺陷。

4.3焊后工件焊缝的检查

机器人焊接的焊缝，常见的缺陷有：焊偏、咬边、气孔、焊穿等。通过对已完成焊缝的检查，可以逐步改进焊接各工序，避免出现焊接缺陷。

4.4焊接夹具的合理性

机器人焊接夹具应具有必须的强度，还要考虑 不影响机器人焊接和装夹的灵活性及简易性。夹具 固定被焊工件使其在焊接后能满足尺寸公差和形位 公差要求，还应满足自动化焊接要求。夹具设计不 合理，将影响到焊接的连续性，会出现焊接接头过 多，降低生产效率。目前可通过离线编程技术进行 模拟，提前发现夹具设计的缺陷便于改进。

4.5 合适的焊接变位器

焊接变位器通常在设备选型时确定，它直接决 定了所焊部件的自身质量及尺寸、焊缝类型、焊接 位置，是影响生产效率的关键性因素之一。焊接变 位器要保证工件在焊接中焊缝尽可能在船形位置，以便于焊接。

4.6焊接程序的合理性

编制焊接程序的合理与否直接决定了机器人的 焊接质量，特别是双丝焊的焊接程序对焊接质量影 响较大，尤其以 IGM 焊接机器人双丝焊更为突出。因此，编制的焊接程序要尽量减小对焊接质量的不 利影响，既要保证焊接质量，还要提高生产效率。

5结论

当代信息工业3.0广泛应用电子与信息技术，使制造过程自动化控制程度进一步提高，生产效率、良品率、分工合作、设备的有效使用都得到了前所未有的提高，企业大量采用由PC、PLC等真正电子、信息技术自动化控制的机械设备进行生产。由此可见，机器正在逐步替代人类作业。在生产应用中经过对上述关键因素的控制，机器人的焊接质量得到了有效保证，焊缝返修率明显降低，提高了合格率和生产效率，满足了生产需求。

参考文献：

[1]霍厚志，张号，杜启恒，等.我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势[J].焊管，2017，40（2）：36-42，45.