自动焊接技术在机器人技术加工中的应用现状

纪景周 明硕

摘要：近年来，焊接机器人技术的研究与应用，在焊缝跟踪、信息传感、智能控制等方面都取得了突出的成果。随着计算机技术、智能控制技术和人工智能技术等先进技术的不断发展，焊接机器人技术领域还有很多等待我们去认真研究的问题，特别是焊接机器人的视觉控制技术、智能化控制技术、嵌入式控制技术等方面将是未来研究的主要方向。

关键词：焊机机器人;应用现状;发展趋势

1 焊接机器人的分类

1.1弧焊机器人

弧焊机器人不只是一个简单的操作运动机构，是包括各种电弧焊附属装置在内的柔性焊接系统，因此，它的性能有特殊要求。在电弧焊接中，火炬尖端应珠沿预定轨迹，并且连续地形成焊缝填充金属。

1.2 点焊机器人

汽车工业是一个重大的点焊机器人系统的应用，在该组件中的每个车体，当身体中，焊料接头的约60%是由机器人完成。点焊机器人逐渐需要有更好的工作性能，主要有：1）与点焊机的接口通讯功能;2）工作空间大;3）点焊速度与生产线速度相匹配，快速完成小节距的多点定位（大约每0.3―0.4s移动30―50mm且准确定位）;4）持重大（50―100kg），以便携带内装变压器的焊钳;5）定位准确，精度约±0.25mm，以确保焊接质量。

1.3 焊接机器人使用其分类方法的不同轨迹

按下电源驱动方法的不同点，每个焊接机器人以下几类：1）气压驱动。压力0.4-1.0MPa。其主要优点是气动气方便，驱动系统具有圆筒型，气动驱动结构简单，成本低，维护方便的缓冲作用;主要的缺点是该装置的尺寸大，定位精度不高;2）液压驱动。电能质量液压驱动系统，既快又好，而且速度液压驱动的大，传动平稳，高效率的内在比较简单，通过阀门无级变速在很宽的范围内流动;其主要缺点是我们需要泵液压站，易漏油，这不仅影响稳定性和定位精度，而且还污染环境;3）电气驱动。电驱动是利用由马达或多种转矩产生的力，无论是直接或通过减速机构来驱动负载，以获得所需的机器人动作。由于电驱动器是容易控制的精度高的运动，使用方便，成本低，效率高的车程，不污染环境等诸多优点，是最常见的，大部分应用为导向的方法。目前生产的机器人大都采用交流伺服电机驱动。

2 我国焊接机器人应用现状

经过几年的摸索实践，进入90年代初期以来进臼焊接机器人的大多数厂家基本上注意到了这些问题，大都随机器人本体购置了比较完善了的外围设备，如变位机、移动回转装置以及部分传感系统，并注意到购进后与厂商维持技术服务、人员培一训、管理方法等基本环节。同时开展与国内科研院、所及高等院校的技术合作，委托或配合进行焊接机器人外围设备的功能开发、软件编程等工作，使得近年来的焊接机器人应用具有一定的成效和积极影响。

焊接机器人系统的操作编程开发。这里主要是指对焊接机器人系统的操作性与离线编程功能的开发。大部分应用单位都已注意到熟练操作焊接机器人并尽可能地通过软件编程开发其功能的重要性。对于初次引进焊接机器人的单位，进行这项工作的实际而有效的途径是首先要充分利用制造厂商的售后技术服务，抓住本单位操作技术人员的培训环节，仔细研读随机技术文件，熟练实际操作。

3 焊接机器人的最新应用技术

机器人技术、焊接技术和系统工程技术融合在一起构成了焊接机器人应用技术，这几项技术的融合程度决定了焊接机器人在在实际生产中应用程度及其特性的发挥程度。目前，焊接机器人技术研究主要集中在焊缝轨迹的跟踪技术、多个机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术、离线编程与路径规划技术等。另外，最新的焊接机器人应用技术包括伺服焊钳技术、双丝焊接技术、激光/电弧复合热源焊接技术和电源融合技术等。

3.1 伺服焊接技术

点焊机器人焊钳按电极臂加压驱动方式可分为气动驱动和伺服驱动两类。伺服驱动采用伺服电动机作为动力源，完成焊钳的张开与闭合，张开度可根据实际焊接需要任意选定并预置，电极间的压紧力也可以实现无极调节。伺服驱动可提高焊接工件表面的质量及生產率，也可改善工作环境。总之，点焊机器人伺服焊钳是焊接机器人应用技术的发展趋势。

3.2 双丝焊接技术

焊接薄板时采用双丝焊接技术可显著提高焊接速度，焊接厚板时可提高熔敷效率。采用双丝焊接技术，在熔敷效率增加时，可保持较低的热输入，且热影响区小，焊接变形小，焊接气孔率低。

3.3 激光/电弧复合热源焊接技术

激光焊接技术和气体保护焊接技术两种焊接热源同时作用于一个焊接熔池的技术成为激光/电弧复合热源技术。这种焊接技术对工件的装配间隙要求低，消除了激光焊接存在的固有缺陷，使焊缝更加致密，同时还能提高电弧的稳定性和功率密度，提高焊接速度和焊缝熔深，具有热影响区小，变形低，消除起弧时的不良缺陷等优点[2]。

3.4 电源融合技术

电源融合技术是将焊接机器人的焊接设备的电源和机器人的电源相融合，改善传统焊接机器人焊接焊接设备与机器人之间数据交换量有限的缺点。目前，日本松下的TAWERS焊接机器人实现了机器人与高性能焊接电源的完美结合，采用全软件高速波形控制技术，可控制焊接热输入，实现焊接飞溅极小化，非常适合于高速焊接。

3.5 焊接机器人在高职高专焊接机实训中的应用

高职高专院校教育对接市场产业的发展，工业机器人技术将成为高职高专院校机电类、自动控制类专业的新型发展方向。焊接机器人实训更是成为焊接技术及其自动化专业必备的实训项目。通过ABB焊接机器人工作站，可实现对焊接机器人系统构造和基本操作的教学，让学生可以学习如何搭建焊接机器人系统和相关焊接机器人的维护与故障排查技能、焊接轨迹在线示教编程、焊接轨迹在线语言编程、焊接轨迹离线编程等，并可配合变位机工作台实现复杂空间焊接轨迹的应用，在实现基本教学的基础上完成更加综合的教学内容。

4 结语

焊接机器人现阶段在工业生产上的应用成效不错，尤其是在汽车、轮船等制造业上的应用最为广泛，未来其在人工智能化的发展是主要的研究方向，优化其结构功能提高其工作效率对于人类工业的发展势必又是一个新突破。

参考文献：

[1]吕超荣.焊接机器人技术现状与发展趋势的研究[J].办公自动化，2015（1）：52-53+51.

[2]许燕玲，林涛，陈善本.焊接机器人应用现状与研究发展趋势[J].金属加工（热加工），2010（8）：32-36.

[3]施春芳.焊接机器人技术现状和发展趋势的研究[J].中国科技投资，2012（30）：161.