机器人在焊接作业中的应用现状及未来趋势分析

杨 文

（湖南信息职业技术学院，湖南 长沙 410000）

0 引言

近几年，我国的科技技术取得了较好发展，工程机械行业中也逐渐向智能化、科技化、自动化的方向发展。焊接技术在结构件生产的过程中属于一种基础工艺，焊接技术随着科技的不断发展，已由最初的手工焊接、半自动焊接发展至现在的机器人焊接，工艺日渐成熟。 焊机机器人的应用，极大的提升了工程的生产效率，为焊接工人提供了良好的工作环境，有效提升了焊接生产的水平和质量[1]。

1 焊接机器人概述

焊接机器人顾名思义就是由焊接设备、 机器人两部分构成，通过远程操控机器人实施焊接技术，可不受周边环境的影响，有效避免了环境、温度对人工作业的影响。焊接在机械制造中具有十分重要的地位，对设备的安全、稳定有着重要的影响，焊接机器人也属于工业机器人，将焊钳、焊枪安装在机器人的末轴处，使机器人具备切割、焊接的技能[2]。

在工业生产制造中应用焊接机器人还具备几个方面的优点：第一，机器人的工作状态较为稳定，有效提升焊接的水平和质量， 只要在前期的规划工作中，将焊接机器人工作的内容和焊缝轨迹进行规划，就可以保证其在不断电的状态下能稳定工作。 第二，机器人在工作状态稳定的同时， 还能有效提升工作效率，我们常说“像个机器人一样工作”，焊接机器人开始运行工作时， 能保持高效的工作效率， 可以24 小时工作，避免时间的浪费。第三，有效改善了工人的工作条件，机器人对工作的环境要求较低，完全能够在人无法工作的环境条件下依旧保持稳定的工作状态。 同时，焊接机器人也存在一定的缺点，第一，在前期，应充分准备好焊接作业所需的技术条件，如果出现异常情况，机器人就会停止工作，对生产制造造成不利影响。 第二，焊接机器人的日常维护、养护工作较为复杂、繁琐，不仅需要对机械、电气方面进行维护，还需要对预设的操作系统等一些软件进行维护， 而且，机械方面出现故障比较容易解决， 但是系统上出现bug就会严重影响机器人稳定的工作状态，情况严重时还会出现宕机的现象[3]。

2 焊接机器人应用现状

2.1 工作站

工作站主要是指焊接工艺较为简单，焊接机器人的位置是固定的，只需将焊接机器人在工作台上固定好，通过传输设备将所用的焊接工件传输到焊接位置上，通常这种传输设备也会选择用工业机器人进行操作。一些较为简单的工件的变位也可以选择采用移位机器人对变位机进行移位操作，以此来保障焊接工艺能够流畅的进行衔接。 对大型的、复杂的焊接工艺就需要通过流水线将焊接流程进行分类处理，通过多台焊接机器人互相配合进行焊接作业，这种也称作生产线， 焊接机器人的工作站性质主要分为以下几类：第一类，箱体工作站。 此类工作站使用焊接机器人主要对一些生产量较大、质量尺寸要求较高的箱柜行业中的箱体进行焊接，比如保险箱、保险柜、大型的集装箱等[4]。第二类，不锈钢透气室工作站。主要是对不锈钢进行焊接， 因为在对不锈钢进行焊接的过程中常常会出现不锈钢受热后发生变形的现象， 因此就需要采取激光焊接技术对其进行焊接，比如对激光发射器、激光扫描跟踪设备、水冷设备等的焊接，对一些需要变位的焊接位， 还应采用移位机器人或变位机进行操作。 第三类，轴类工作站。 主要为一些专门生产低压电器的行业所需要的万能式断路器的转轴进行焊接研发的焊接机器人，所需要的设备有焊接机器人、移位机器人、焊枪和控制系统等。现阶段，在一些电力、电气等需要用到精密度较高的转轴中广泛用到此类工作站，对人工焊接技术相比较， 轴类焊接机器人的生产效率高、精密度较高。 第四类，水下焊接的工作站。 近几年，水下工程的发展较为迅速，有许多的机械设备都需要在水下进行焊接和安装，针对这一问题，采用特殊材料研发出了可以在水下或是其他一些人工无法进行焊接安装的焊接机器人进行工作。

2.2 生产线

生产线主要是将具有不同功能的焊接机器人，依据流水线作业的方式将其进行连接， 以此让上下 （前后）焊接工序能够有效的衔接在一起，各个点位的机器人只需要承担一种焊接工艺，各司其职，通过传输设备将需要进行焊接的工件传送至焊接工序点进行焊接。采用生产线这种焊接方式不仅能够在很大程度上减少人力成本的投资，还可以确保长时间稳定工作，仅仅只用投入一小部分的精力对生产线上的所有设备进行维护即可。通常生产线主要是应用在汽车的制造过程中。现阶段， 全世界大部分的汽车制造都已形成了规模较为完善的自动化生产线， 对车身的钢架框架结构进行焊接都已全部由焊接机器人进行替代。 在日本的丰田汽车公司中，这一模式发展的最为成功，该公司最早是采用电焊机器人进行焊接，不仅有效增强了焊接质量，还提升了汽车生产的工作效率， 大大缩短了成品的制造时间，在极短的时间内迅速占领了我国汽车市场，在这之后，德国、美国等一些汽车制造大国也开始纷纷在汽车制造领域应用焊接机器人生产线进行生产制造。当前，我国国内的汽车品牌如哈弗、传祺和奇瑞等也已开始在汽车制造中应用焊接机器人生产线， 有效地提升了我国国产汽车的生产质量， 在近几年中也逐渐获得了消费者的认同和好评。

3 焊接机器人发展趋势

3.1 对焊接机器人的控制系统进行优化

当前，大部分投入使用的焊机机器人其控制系统都是预先设计好的，通过电子计算机的终端对机器人的焊接工艺进行控制和操作。而预先设计好的操作控制系统无法进行远程操控或者是离线更改，如果控制系统出现异常情况，或者是系统本身出现bug，就会使整个生产系统出现瘫痪。 因此，未来的焊接机器人的控制系统，主要是向智能化、模块化的方向发展，最终达到能够远程操控、离线编程的目的。

3.2 焊接机器人的网络通信功能

现阶段，大部分使用的焊接机器人都是单机工作的，缺少网络链接技术应用，机器人缺少网络控制的功能，因而只能是进行单一的、重复的工作。 目前，网络通信技术的发展处于日新月异的状态，因此，实现焊接机器人的网络化，具有较大的发展前景，在焊接机器人中连接网络也能够实现远程操控的目的，具有十分重要的意义。

3.3 对焊接机器人的操作结构进行优化

在最初，研发焊接机器人就是为了焊接工艺设立的，导致其结构系统较为单一化，无法在其他方面充分应用。而在未来，随着智能化的机器人的出现，将会取代传统的结构单一的焊接机器人，因此，在焊接机器人的操作结构上，应加大研发力度，改变其单一化的结构模式。

3.4 焊接机器人的传感技术

在焊接机器人进行工作时，传感器发挥了巨大的作用，通过传感器，可以控制焊接机器人的工作位置、工作速度等，同时，为了确保部分焊接点位的精确度，还会在焊接机器人上配备压力传感器、 激光传感器等。 但是这些传感器在恶劣的环境下，无法精确的确定焊接点位，具有一定的误差。因此，在未来的焊接机器人中，传感技术会从声觉、触觉、视觉等偏向于人类功能的发现发展。

4 结束语

综上所述，在目前的工业制造过程中，焊接机器人的应用具有十分显著的效果，特别是在汽车制造等方面，焊接机器人技术得到了广泛的应用，在未来的发展过程中，人工智能化、环保化是焊接研发焊接机器人的主要发展方向， 对焊接机器人的操作结构、控制系统进行优化，能够有效地提升焊接机器人的工作效率和工作质量，使自动焊接技术的发展迈入一个新的里程。