焊接机器人在船舶建造中的应用与发展*

李成栋,宁飞龙,李 阳,赵思博,朱柏林,张梓涵

(江苏海洋大学 机械工程学院,江苏 连云港 222005)

随着智能制造时代的到来,为了能在新一轮科技革命中引领社会发展,世界主要制造业大国纷纷出台相关政策响应社会变革。例如美国“工业互联网”战略、德国“工业4.0”战略、“中国制造2025”战略等。中华人民共和国工业和信息化部于2018年12月印发《推进船舶总装建造智能化转型行动计划(2019—2021年)》,文件明确指出,要加速新一代 ICT(information and communications technology)与先进造船技术深度融合,逐步实现数字化、网络化和智能化[1]。

焊接作为金属零部件之间连接的一种重要技术手段,在工业生产中占有重要的地位。在船舶建造过程中焊接所需要的时间、成本占有很大的比重,船舶自动化焊接技术的高低直接影响船舶建造的质量与效率[2]。人工焊接速度通常为40～60 cm/min,而焊接机器人的焊接速度平均为50～160 cm/min,可见机器人的焊接效率显著高于人工焊接。相比传统焊接,机器人焊接还具有恒定的焊接参数、稳定的焊接质量、良好的外观等优点,因此在船舶建造中大规模应用焊接机器人将是未来的发展趋势[3-4]。随着物联网、人工智能等新兴科学技术的发展,焊接技术将朝着智能化方向发展[5]。

目前国内大部分船舶建造企业仍以手工焊接为主,相比日韩等发达国家,国内的船舶自动化焊接水平整体偏低。本文主要从国内外焊接机器人在船舶建造中的应用与发展现状、软硬件技术、关键核心技术发展和应用现状方面进行阐述,希望能对国内焊接机器人的发展有所帮助。

1 国内外焊接机器人的应用与发展现状

1.1 国外焊接机器人的应用与发展现状

1.1.1 美国 1960年美国研发出世界上第一个具有工业用途的机器人——尤尼曼特[6],自此开启了机器人的研发之旅。20世纪60年代到70年代美国对工业机器人的研究进展缓慢并且主要集中在大学及科研机构。究其原因有两个:一是社会出现较高的失业率,导致政府没有过多的资金投入到机器人研发中;二是政府对机器人应用的忽视而没有给予相关政策支持,导致企业不愿冒险投入研发资金。70年代后期政府和企业对机器人应用的认识虽有所改观,但研发重点主要集中在军工等领域。直到80年代其他国家在工业机器人领域异军突起,如1988年Unimation公司被瑞士的史陶比尔(Staubli)公司收购[7],美国政府和企业才感到形势严峻,开始重视机器人的研发,通过制定相关政策和加大资金投入来激励机器人的研发。由于前期技术积累很快便研发出带有视觉和力觉的第二代机器人,并快速占据美国60% 的机器人市场。为了提高船舶建造效率,降低生产成本,美国洛杉矶造船厂于1983年引进CM-T3-566型电弧焊机器人,以改善阿冯尔造船厂的纵桁和横梁组装生产线的生产效率[8],生产线的引入大大提高了生产效率。20世纪末美国军船研究所提出了一种新型船舶技术——双壳船技术[9]。为了提高这种船舶的制造精度与速度,研究人员提出将传感器技术与焊接机器人相结合,使操作人员可根据各种传感器反馈的数据,操作六自由度机械臂上的焊头在指定分段位置进行精准焊接,使用改进的机器人降低了工人的劳动强度并大幅提高了船舶的建造速度与精度。经过多年的发展,美国也诞生了多家机器人公司,如成立于1992年的波士顿动力公司;代表产品如SoptMini机器人(2019年已进入量产阶段)、Atlas人形机器人等(已处于世界领先水平)。图1为尤尼曼特机器人示意图。

图1 尤尼曼特机器人示意图[6]Fig.1 Schematic diagram of the Unimet robot[6]

1.1.2 日本 日本现代化的船舶建造起步也相对较早,由于日本资源稀缺和人口老龄化问题,工业机器人一经诞生便引起了政府的重视。20世纪70年代初提出“无人船厂”概念[10]。日本焊接机器人的发展分为3个阶段[11]:① 1970年之前为初期探索。1968年,川崎公司从Unimation公司引进机器人技术,并在第二年实现自主研发[7]。但因处于起步阶段,所以研发的机器人普遍制造成本高、工作性能不佳。② 70年代中后期到80年代为实用研究阶段。这一时期日本造船厂主要致力于研发应用于板材装配和船体焊接的工业机器人[12]。③ 80年代中期至今,日本船舶焊接技术朝着智能化方向发展。随着现代化船舶规格尺寸越来越大,为解决大尺寸焊件焊接困难的问题,日本造船厂研发出一种由多机器人协作的新型焊接系统。如1995年11月日本钢管津工厂投入使用的小合拢工作站,该工作站占地8×16 m2,通过中央电脑控制10台机器人协作,焊接自动化程度达到世界先进水平,该工作站的投入使用节省了大量劳动力、降低了劳动成本、提高了产品一致性。

目前,机器人焊接普遍以平面焊接为主,曲面板材的焊接面临诸多技术壁垒,为此日本希望将第三代机器人应用于曲面板材焊接中,追求实现全面自动化船舶建造[12-13]。日本船舶制造业正在探索一条依靠智能网联和人工智能等先进技术推动船舶智能制造的道路[14]。经过几十年的发展,日本诞生了享誉世界的机器人公司,比如FANUC、安川电机等。根据资料显示,2022年日本提供了全球45%的工业机器人,机器人出口比例达78%。由此可见日本机器人的发展与应用处于世界领先水平。目前其焊接机器人的使用率在全球排名第一。图2为日立造船株式会社三维曲面船体外板的机器人焊接。

图2 日立造船株式会社三维曲面船体外板机器人焊接[9]Fig.2 Robot welding of the outer plate of a three-dimensional curved hull of Hitachi Shipbuilding[9]

1.1.3 韩国 韩国作为一个外向型经济体,国家经济发展主要依靠进出口贸易,所以对海运需求较大,这为韩国走向世界造船强国奠定了基础。20世纪70年代末美国将国内低附加值的工业转移到韩国,这不仅促进了韩国经济的发展也增加了韩国造船技术的知识储备。20世纪90年代,韩国实行技术引进与自主研发并行的政策,使韩国逐步成为仅次于日本的船舶建造强国[15]。如1995年大宇重工玉浦船厂引进新型平面分段生产线,该生产线的投入大幅提高了劳动生产率。同年三星重工和现代重工创新性提出将骨材装配工位、焊接工位与现有平面分段流水线相融合,新的制造工艺有效提高了焊接效率和焊接质量。图3为三星油轮侧壁爬行式焊接机器人系统。

图3 三星油轮侧壁爬行式焊接机器人系统[9]Fig.3 Samsung tanker sidewall crawling welding robot system[9]

为摆脱技术依赖并提升自主创新能力,韩国大宇造船公司投资2 470万美元建立了机器人研究中心[16]。通过与研究中心合作韩国国立大学的KamBo等研制出一款用于船体格子间构件的轮式智能移动焊接机器人,该机器人具有体积小巧、质量轻的特点[11]。韩国近年的发展模式是船舶制造企业牵头,重点项目“产、学、研”相结合。如2019年韩国海洋工程研究所和韩国船级社牵头组织,各大高校、研究所参与的韩国自主水面船舶项目[17]。历经多年发展韩国国内诞生了世界著名的造船企业,如现代重工、大宇造船和三星重工等,并且承担全球70%的LNG船订单。正是因为工业机器人在船舶中的大量应用,使造船企业能够承担如此大量的订单。

1.1.4 欧洲 20世纪70年代中期由于日本船舶进攻欧洲市场、韩国造船业异军突起,导致欧洲造船业市场发生了巨大的变化,同时该时期欧洲对环境保护提出较高要求以及劳动力成本过高,导致传统的造船模式无法适应当地船舶制造业的发展,从而造船市场大量东移。随着工业机器人的出现,欧洲各国开始重视机器人研发工作,并在船舶建造中使用机器人,以改善劳动力不足的现象。如奥地利 IGM机器人系统公司研制出一套适用于甲板、层板的自动焊接流水线及用于豪华客轮、油轮制造的机器人焊接系统,该系统包含10个机器人,不仅节省大量劳动力还提高了生产效率。丹麦欧登塞钢铁船舶制造公司研制出一种每天可焊接长度为3 km的B4型焊接机器人,以完成大吨位、大容量的大型集装箱船的制作[11]。经过近半个世纪的研发,欧洲机器人普及率仅次于美国和日本,工业机器人质量同样处于世界先进水平,诞生了一大批顶尖的机器人公司,比如瑞典ABB公司、德国KUKA等。图4为B4型焊接机器人。

图4 B4型焊接机器人[11]Fig.4 B4 welding robot[11]

1.2 国内焊接机器人应用与发展现状

从国外焊接机器人应用现状可以看出,机器人焊接在发达国家造船业中具有较高的普及率,也获得了良好的经济效益。我国在此方面起步较晚,早期同样以技术引进为主。20世纪70年代初期我国机器人技术的研发开始兴起,“七五”期间将机器人技术列入“863”计划攻关项目。从1985年哈尔滨工业大学研发出第一台HY-1型焊接机器人,到1999年由中国第一汽车集团有限公司、哈尔滨工业大学和沈阳自动化研究所联合开发出HT-100A型点焊机器人[18],这15年间,我国工业机器人的发展实现了从实验室试验阶段到工厂应用阶段的跨越。“九五”期间我国开始大力支持船舶用机器人的研发工作,在此之后机器人的研究进入快速发展阶段,各大企业、高校、研究所等相继开发出各种用于船舶或附属设施建造的机器人。如由潘际銮院士团队开发的无轨道全位置爬行式弧焊机器人,可应用于舰船、车辆、大型贮器等大型结构件的焊接[19]。江苏科技大学和上海外高桥造船厂于2007年成功研制出了我国首条管-管、管-法兰主从自动焊接系统[10]。2018年上海外高桥研发的小组立智能生产线能够进行焊缝位置采集、焊缝自动定位以及焊缝跟踪等。由此可以看出我国已经有能力研发可实用的船用焊接机器人,但造船企业对机器人的整体应用与发达国家相比仍处于基础阶段,焊接机器人的性能仍未能得到造船企业的广泛认可。目前国内大型船舶制造企业的焊接机器人仍然以ABB,FANUL,安川电机,KUKA这四大机器人家族的产品为主,未来仍需加大研发力度,不断追赶日韩等国,才能逐步提高国产焊接机器人的市场占有率。图5为弯管机器人工作站。

图5 弯管机器人工作站[10]Fig.5 Bending pipe robot welding station [10]

2 焊接机器人软硬件技术发展现状

2.1 硬件技术发展现状

2.1.1 机械本体 随着机器人技术的不断发展,人们对机器人提出了高精度、高速度的要求。不但要求机器人具有良好的控制性能,还要求具有高性能的机械结构。传统机器人存在结构笨重、体积大的不足,未来的机器人将在具有足够的强度、刚度以及较好的动态性能的同时具有更轻的质量。质量大会导致惯性大,进而影响机械臂的机动性能,在频繁启停的过程中不可避免造成机械振动,影响精度。现在新产品设计过程中会使用尺寸优化、形状优化以及拓扑优化这3种结构优化方式协助设计师完成机器人结构设计。其中拓扑优化具有显著的优势,这种新型的优化方式不受结构初始形状以及设计师设计水平的限制,并且还会得到新颖的机械结构[20]。但拓扑优化得到的往往是结构较为复杂的曲面造型,在正式定型前需要工程师对经过拓扑优化的结构进行二次优化以提高产品的可加工性。如Kouritem等[21]提出针对机械臂上不同部位受到的应力不同选用不同的材料,通过ANSYS软件应力仿真后发现同等条件下机械臂质量减少35.5%。

船舶建造中要进行大量的板材焊接,目前板材装配一般分为平面装配法和栅格装配法。根据不同结构部位和组件大小,焊接机器人可分为吊篮式焊接机器人、移动式焊接机器人、龙门架式焊接机器人[22]及其他类型焊接机器人。

(1) 吊篮式焊接机器人。20世纪90年代韩国研发出一款新型机器人——吊篮式焊接机器人。工作时,工程师首先将焊件的焊接工作分割为若干个区间,当一个区间的焊接工作完成后,需要使用专用起重机将机器人调运至下一个工作区间,在新的区间焊接机器人需要利用定位传感器定位焊缝起点后进行焊接,如此往复直到完成所有区间的焊接[22]。因为重复定位及非连续焊接,因此这种焊接方式焊接效率较低。图6为大宇船厂的固定式六轴吊篮式焊接机器人。

图6 大宇船厂的固定式六轴吊篮式焊接机器人[23]Fig.6 Fixed six-axis hanging basket welding robot of Daewoo Shipyard[23]

(2) 移动式焊接机器人。吊篮式焊接机器人在开放板的焊接中应用广泛,但不适用于双层船体结构的焊接。双层船体由上部板、下部板、主梁、横向腹板和加强筋构成,最后形成一个狭窄的 U形结构。为解决双层船体结构的焊接问题,Namkug等[24]设计了一款移动式焊接机器人,试验表明移动式焊接机器人能提高25%的焊接效率。图7为德国迈尔船厂引进的360°旋转机械臂焊接机器人。

图7 360°旋转机械臂焊接机器人[24]Fig.7 Welding robot with 360° rotating manipulator[24]

(3) 龙门式焊接机器人。吊篮式和移动式焊接机器人在工作时,可以采用特殊的运输方式,即通过行车或起重机,移动到指定位置进行焊接。这种方式无法满足大型船舶结构焊接,因此龙门式焊接机器人应用而生。20世纪90年代,日本造船厂第一次将龙门焊接机器人应用于小合拢生产线,并将其倒置安装到可沿x,y,z3个方向运动的轨道上[11]。Wang等[25]提出一种龙门焊接机器人系统,可实现工件类型和位置自动识别、自适应机器人路径规划、焊缝跟踪等。龙门式焊接机器人将移动式机器人与吊篮式焊接机器人的优势进行结合,不仅提高了焊接效率,而且能够完成大型结构件的焊接。

(4) 其他类型焊接机器人。考虑到大型船舶的尺寸结构特点,有学者提出设计一种能够在外立面上自主爬行焊接的机器人。如Kermorgant[26]提出的磁履带式爬行机器人,能够在负重100 kg的条件下沿垂直的刚体表面移动。随着机器视觉的发展,未来的自适应爬行焊接机器人将会有更大的发展空间。

2.1.2 驱动系统 驱动系统为机器人的运动提供动力,包括驱动装置和传动装置。常见的驱动装置有液压驱动、气压驱动、电驱动[27]。3种驱动装置的优点与不足对比如表1所示。常见的传动装置有齿轮传动、链传动、谐波齿轮传动以及带传动等。

表1 驱动装置对比Table 1 Comparison of drive units

因焊接机器人对精度和速度具有较高的要求,因此目前的焊接工业机器人基本上采用电驱动装置。自工业机器人出现以来,经过几十年的发展,机器人伺服驱动系统也由最初的电液脉冲马达驱动发展到现在的交流伺服驱动[28]。交流伺服驱动系统具有运行平稳、动静态性能好等优点。例如以永磁同步电机为执行元件,采用闭环控制技术(矢量控制和正弦波脉宽调制)的交流伺服驱动系统是目前广泛使用的驱动系统[29]。虽然使用电驱动具有很多优点,但是由于电驱动高转速、低扭矩的特点,因此通常无法直接驱动机械臂运动,这就要求必须匹配力矩放大器——传动装置,两者共同作用以驱动机械臂运动。驱动装置与传动装置组合使用会不可避免地带来空间尺寸大、安装维修困难等问题,因此研发速度高、精度高、体积小的驱动电机具有重要的意义。此外机电一体化也是当今驱动技术发展的重要方向。将驱动装置与传动装置进行集成,通过简化传动装置甚至取消传动装置,不仅能提高机器人运动精度、可靠性还能减轻质量。这也是未来机器人技术发展的重要方向。美国Kollmorgen公司于1949年研制的内置力矩电机具有转速低、输出力矩大的特点,这种电机目前在工业控制领域已经得到了广泛的使用。理论上同样可以满足大多数焊接机器人的驱动要求, 但在工业领域的应用仍然受美国及国际专利保护,并且目前高端电机的精密制造难度大,生产成本高。相信未来随着科研人员的不断突破,生产成本逐渐降低,高精度轻型焊接机器人会逐步应用直接驱动电机。

2.1.3 传感系统 机器人通过传感系统获得感知能力,可获取内外环境状态信息。传感器通过通信协议将每个机械臂和关节的信息传输到控制单元,控制单元通过收集所有传感器信息判断出机器人的运动状态,包括内部传感器和外部传感器。内部传感器可以获取机器人本体的状态信息,如速度传感器、位置传感器等;外部传感器可以获取机器人所处工作环境或工作状态信息,如力传感器、触觉传感器、视觉传感器等[30-31]。传感器介绍如表2所示。

表2 传感器介绍Table 2 Introduction of sensors

在自动化焊接机器人中视觉传感器具有重要的作用。视觉传感器将摄像机拍摄的图片进行图像处理,获取特征信息,比如面积、重心、长度、位置等,并将数据进行输出和结果判断。其中图像传感器可以使用激光扫描器、线阵或者面阵CCD摄像机、数字摄像机等。在焊缝识别、路径规划等方面离不开视觉传感器的应用。未来机器人将朝着智能化、无人化方向发展,多传感器融合技术将是另一热点问题。

2.2 软件技术发展现状

50多年来,焊接机器人软件技术发展可分为3代,即“示教再现”型焊接机器人、基于传感技术的离线编程焊接机器人以及自主编程焊接机器人。

2.2.1 “示教再现”型焊接机器人 所谓“示教再现”,可以理解为两步,即一为示教,二为再现。在示教过程中,用户根据生产任务带领机器人逐步完整地演示一次焊接任务。在这个过程中机器人会记录每一步的动作指令,包括位姿、焊接电压、电流等参数。然后工程师根据示教过程中记录的关键点位编写该任务的运行程序。接下来是再现的过程,这个过程仅需用户按下启动按钮,机器人便会按照所生成的程序精确地完成焊接作业[32]。

2.2.2 离线编程焊接机器人 由于“示教再现”型焊接机器人每次示教作业需要数月时间,而工作时间仅有十余小时,对于单件大批量生产的作业任务来说性价比较高,但是对于焊缝复杂、小批量生产作业来说效率明显过低,因此离线编程技术应运而生。所谓离线编程是指操作员在计算机上进行远程编辑,修改运行轨迹,并编写代码,使机器人按照预定的轨迹运行[1]。与传统的现场示教编程方法相比,离线编程为远程操作,安全性及舒适性得到进一步地提高。

2.2.3 自主编程焊接机器人 随着人工智能时代的来临,各种传感器技术越来越成熟,人类对机器人自主编程技术的需求也越来越大。未来,利用图像识别等新技术,可以实现自主编程。如通过视觉、超声、工业摄像机等手段对焊接工件进行初步的测量,并对焊接工件周边环境进行分析;结合图像处理,实现工件数模自动提取,借助特征点的辅助,实现对工件的自动识别以及工作轨迹的自动生成[33]。

3 焊接机器人焊接关键技术发展趋势

目前,焊接机器人的发展方向是机械化、自动化、无人化。国外的船舶制造业通过采用传感器检测、机器人焊接等新技术,已经实现了一些焊接零件的自动化和智能化生产,具有明显的成本效益。针对目前存在的焊接技术问题,未来关键技术的发展趋势如下。

3.1 焊缝跟踪技术

稳定、准确的焊缝跟踪技术要求具有稳定的焊接环境,但是工厂内的焊接环境普遍复杂且恶劣,焊材表面的反射严重影响视觉传感器的准确性。可以考虑采取视觉超前算法和模糊算法来改善反射系数高的问题。此外还可以采用激光定位、焊枪刚性接触碰撞定位的方法来提高定位精度[34]。Liu等[35]、Zhang等[36]针对多层多道次MAG焊接过程中焊接精度低的问题,提出了一种基于激光视觉和条件生成对抗网络(CGAN)的机器人焊缝跟踪系统。实验结果表明,该系统能够在1 s时间内完成焊枪位置的校准,并且平均校准误差小于0.6 mm。船舶焊接中不可避免地存在较多的曲面焊缝,目前曲面焊缝的焊接仍然存在较多问题。有学者提到将电弧传感器应用于曲面焊缝跟踪中,但仍处于实验室试验阶段[37-38]。发展高速度、高精度在线检测技术和多传感器融合技术是今后的发展趋势。

3.2 自动编程技术

相比“示教再现”的编程技术,离线编程提高了焊接的操作稳定性和可控制性。但离线编程仍存在许多问题,如离线编程对机器人重复定位精度和工件精度等有很高要求。在实际焊接过程中,若未考虑工件的位置和形状公差等,焊接后的工件仍可能无法满足要求[39]。虽然有学者提出全自动CAD离线编程技术,并且改善了焊接质量,但面对结构复杂的焊件,编程会变复杂,也不能进行精确的细节处理[40]。采用位置传感器和可视化算法进行自动编程,不需要对工件进行定位,操作简单,可以减少人力资源。例如Kuss等[41]提出的自适应机器人焊接程序的装配变化检测方法,采用闭环控制和图像识别技术,对熔池焊接质量进行自动识别、跟踪焊接轨迹并根据焊接效果适时调整工艺参数。Wang等[20]针对传统示教再现存在的开发周期长等问题提出一种用于龙门焊接机器人的自适应路径规划的新策略,试验结果表明该方法具有良好的效果。以上学者提出的方法都还处于理论阶段或实验室试验阶段,未进行大规模商业应用。未来要想实现智能化焊接,发展自动编程技术不可或缺。图8为龙门焊接系统。

图8 龙门焊接系统[35]Fig.8 Gantry welding system[35]

3.3 多机器人协作

现代化的焊接工厂已向着数字化、信息化、智能化方向发展,焊件的轨迹不可避免地呈现错综复杂,需要多机器人以及变位机相互配合,同时依靠传感系统和模拟仿真系统才能实现机器人智能化焊接。目前乘用车车身焊装生产线已基本实现机械化、智能化。通过焊接机械臂的协作,几分钟便可完成一辆白车身的组装。不少学者对用于船舶焊接的多机器协作技术进行了研究。如谭民等[42]开发了一款用于环缝焊接的多机器人平台,包括12台机器人和1台焊机,机器人负责举起船体,焊机进行焊接。采用工控机作为控制系统,负责船体模块的姿态控制、机器人轨迹规划以及系统状态显示等工作。该产品在试验中取得了一定的效果,但要想真正应用到商业中还需要不断迭代。多机器人协作在船舶建造领域中的应用目前仍存在较大发展空间。通过多机器人协作可以提高生产效率,但多机器人同时工作易出现互相碰撞。可通过提前规划焊接顺序、设置焊接优先级、安装防碰撞传感器等措施提高多机器人协作能力。

3.4 机器人控制技术

机器人控制技术包括视觉控制技术和神经网络控制等。如汤宇[43]为解决焊接现场焊缝跟踪稳定性差的问题,提出一种基于无线遥控与视觉跟踪的焊接控制系统,试验结果表明视觉单元能在强烈噪声干扰下快速准确地识别焊缝特征位置,能够满足管道焊接的工艺要求。视觉控制技术的核心设备是视觉传感器,通过视觉传感器采集焊缝信息并将相关信息输入工控机,经过数据分析与对比获取焊接机器人的准确位置。神经网络控制技术本质上是模仿人类的思考,在机器人焊接过程中难免会遇到一些棘手的焊接问题,可以通过神经网络控制技术进行路径优化,再控制焊枪完成焊接。随着机器视觉技术的发展,相信未来自动化焊接将在精准化、智能化方向有较好的发展。

4 结论

本文介绍了美国、日本、韩国、欧洲及国内的焊接机器人在船舶建造中的应用现状。发现美、日、韩等因造船业起步较早,经过几十年技术积累,这些国家的造船企业生产中已广泛使用焊接机器人,并正致力于研发新一代智能化焊接机器人。国内焊接机器人在船舶建造中的应用虽起步较晚,但是因为有了国外先进经验可以借鉴,所以研发起点较高,在很多领域已经达到国外先进水平,但在机器人智能化焊接方面与日韩等国家仍存在差距。

根据船舶不同焊接部位和焊件大小,将焊接机器人分为吊篮式焊接机器人、移动式焊接机器人以及龙门架式焊接机器人等,并分别介绍其工作原理和工作领域。研究发现机器人本体的研发相对成熟,本体机械结构强度等虽然能够满足使用要求,但存在强度冗余、质量大等现象,未来可以采用基于ANSYS拓扑优化等技术,实现结构轻量化设计。机器人驱动系统方面,研究简化传动系统的直接驱动电机将是未来发展的重要课题。此外随着机器人智能化的发展,多传感器融合发展具有十分重要的意义。

根据焊接机器人软件发展的状况将其分为3个发展阶段,分别为“示教再现”型焊接机器人、离线编程焊接机器人以及自主编程焊接机器人,分别介绍了各代技术的工作原理以及不足,提出焊接机器人编程技术的未来发展方向为多传感器融合发展,利用图像处理技术结合算法优化等自动化编程。

最后对焊接机器人的关键技术如焊缝跟踪技术、自动编程技术和多机器人协作等进行介绍。目前机器人的焊接精度与设计值仍存在一定的偏差,焊接自动化程度仍有较大提升空间,未来想要进一步发展焊接机器人,提高焊接精度,仍然需要不断努力突破技术壁垒。