張鋒

摘 要：隨著科技的發(fā)展，焊接機器人技術也得到了長足的發(fā)展，我國要想成為制造強國，就必須大力推進高效焊接及自動化進程。本文首先介紹了焊接機器人的發(fā)展階段，在此基礎上分析了在國內(nèi)及國外的應用現(xiàn)狀，最后探討了幾種焊接機器人的技術及其特點，并對焊接機器人應用和發(fā)展前景進行了展望。

關鍵詞：智能控制技術；焊接機器人；應用進展

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A

焊接被譽為工業(yè)“裁縫”，在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中占據(jù)著相當重要的地位，有關研究數(shù)據(jù)表明，全世界在使用的工業(yè)機器人中大約有將近一半的工業(yè)機器人用于各種形式的焊接加工領域，時至今日其技術己相當成熟，其發(fā)展水平已成為衡量一個國家技術發(fā)展程度的重要標志之一。焊接機器人的應用，改善了勞動環(huán)境、減輕勞動強度、焊接性能可靠、穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量、提高升產(chǎn)效率，大大提升了產(chǎn)品焊接質(zhì)量，它實現(xiàn)了焊接產(chǎn)品制造的自動化、柔性化與智能化。

一、焊接機器人的發(fā)展歷程

世界上第一臺工業(yè)機器人是由美國人于1959年設計制造的，雖然發(fā)展較為緩慢，但是卻顯示出了極強的生命力。它經(jīng)歷了示教再現(xiàn)型機器人、可感知機器人和智能型機器人三個階段。焊接機器人則經(jīng)歷了即示教再現(xiàn)階段、離線編程階段和自主編程階段三個階段。目前，國內(nèi)外正在使用的焊接機器人仍然還是屬于第一代或準二代的。隨著各項技術的逐漸成熟，焊接機器人自動化、柔性化與智能化已成為發(fā)展的必然趨勢。

二、國外焊接機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

隨著計算機技術的不斷提高和制造技術的不斷發(fā)展，國外焊接機器人技術得到了飛速的發(fā)展，其準確度和可靠性不斷提高，與此同時，造價卻不斷下降。西方發(fā)達國家也將發(fā)展焊接機器人作為研究的重點。日本僅用了10年左右的時間，便形成了自己的機器人產(chǎn)業(yè)，韓國的機器人發(fā)展也極其迅速，截止到2005年全世界的在役工業(yè)機器人約為914000套，日本占了其中的60%左右，大約有將近一半的工業(yè)機器人用于各種形式的焊接加工領域。盡管美國和德國等老牌工業(yè)強國在數(shù)量上不如日本，但其技術底蘊身后，制作的焊接機器人水平較高，因此在國際市場上還是占有一定的優(yōu)勢。

三、我國焊接機器人的發(fā)展現(xiàn)狀

我國開發(fā)工業(yè)機器人較晚，在20世紀70年代末開始進行工業(yè)機器人的研究，使得我國整體落后于歐美和日本等國家，但是經(jīng)過幾十年的努力，仍然取得了可喜的成績，目前已基本掌握了其關鍵技術，目前已經(jīng)在我國建立了9個機器人產(chǎn)業(yè)化基地和7個科研基地。2005年我國新增機器人數(shù)量超過了5000臺，平均每年的增長率都超過40%，主要應用在汽車、摩托車及工程機械三個主要行業(yè)，國內(nèi)擁有焊接機器人最多的是上海市，占全國的19%，長春市居第二，占全國的17%。目前在我國應用的焊接機器人主要分日系、歐系和國產(chǎn)三類。由于進口焊接機器人價格大幅度降低，國產(chǎn)焊接機器人不管是從控制水平還是可靠性方面均與進口焊接機器人有一定的差距。

近年來，雖然我國焊接機器人的發(fā)展勢頭很快，但是整體水平和增長速度遠遠落后于我國經(jīng)濟發(fā)展的速度，與國外還有一定的差距，同時我國的勞動力成本低廉也限制了焊接機器人應用程度的提高。因此一方面必須通過引進、消化和吸收一些現(xiàn)有的先進技術，盡快縮短與國外的差距。另一方面應該大力發(fā)展自有民族品牌的焊接機器人，提高我國制造業(yè)在國際上的地位。

四、焊接機器人主要技術

1焊縫跟蹤技術

焊縫跟蹤技術就是在焊接過程中，根據(jù)環(huán)境因素的影響，調(diào)整焊接路徑和焊接參數(shù)，保證焊接質(zhì)量的可靠性。焊縫跟蹤技術的研究以傳感器技術與控制理論方法為主，隨著近代模糊數(shù)學和神經(jīng)網(wǎng)絡的出現(xiàn)，并應用在焊縫跟蹤技術中后，焊縫跟蹤技術已經(jīng)進入到了一個全新的時代——智能跟蹤的時代。國內(nèi)外很多研究機構都對對焊縫跟蹤技術進行了系統(tǒng)的研究，并研究和設計出了很多種較為成熟的焊縫跟蹤系統(tǒng)。

2離線編程與路徑規(guī)劃技術

離線編程與路徑規(guī)劃技術能夠利用規(guī)劃算法，設置機器人程序，根據(jù)焊接參數(shù)、焊接路徑和軌跡完成焊接任務，其特點是智能化程度高、編程質(zhì)量和效率高等，但是其缺點是還不能實現(xiàn)全自動編程。

3多機器人協(xié)調(diào)控制技術

有些工作單臺焊接機器人完成較為困難，不能充分發(fā)揮其作用，這個時候就需要采用多機器人協(xié)調(diào)控制技術，該技術必須由若干個機器人的合作與協(xié)調(diào)來成。多機器人協(xié)調(diào)控制技術涉及面很廣，包括多智能體的群體體系結(jié)構、群體行為控制等等，所有機器人在統(tǒng)一的控制下做相應的協(xié)調(diào)運動。隨著工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)向大型、復雜、動態(tài)和開放的方向發(fā)展，工業(yè)多機器人協(xié)調(diào)控制技術將成為研究的熱點。

4遙控焊接技術

遙控焊接技術是指焊接機器人在一些危險、惡劣及特殊的環(huán)境中，而人在離開現(xiàn)場的安全環(huán)境中對焊接機器人的操作進行遠程監(jiān)視和控制，從而完成完整的焊接工作，它融合了多學科的知識。在如核輻射區(qū)域設備維修、深水、有毒、空間站等環(huán)境中應用較為廣泛。遙控焊接技術可以說是目前最高意義上的焊接自動化、智能化。國內(nèi)外對遙控技術的研究成果較多，國內(nèi)哈爾濱工業(yè)大學也正在進行這方面的研究。

5焊縫識別與導引技術

目前對焊縫識別和引導主要是通過基于視覺的方法對焊接區(qū)圖像進行采集，將采集到的信號傳送到圖像處理器進行處理，通過運算得出具體數(shù)值，精確引導焊接機器人對焊縫進行焊接。

6焊接工藝技術

目前，焊接機器人普遍采用氣體保護焊方法，其他還有鎢極氬氣保護焊，等離子弧焊、切割及機器人激光焊等等。但是應用范圍最廣的還是高速、高效氣體保護焊接工藝。

結(jié)語

焊接機器人在生產(chǎn)生活中，發(fā)揮了極其重要的作用。目前國內(nèi)外都在對焊接機器人加大研究力度，其應用迎來了難得的發(fā)展機遇。從發(fā)展趨勢來看，在不斷向智能化和多樣化方向發(fā)展，也會涉及到太空、核事故、醫(yī)用、仿生等領域。

參考文獻

[1]吳林，張廣軍，高洪明.焊接機器人技術[J].中國表面工程，2006（05）：29-35.

[2]譚一炯，周方明，王江超，黃志杰.焊接機器人技術現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢[J].電焊機，2006（03）：6-10.

[3]李曉輝，汪蘇，劉小輝，朱小波.焊接機器人智能化的發(fā)展[J].電焊機，2005（06）：39-41.endprint