陳德喜

摘 要：目前，焊接技術(shù)已經(jīng)成為廣泛使用的連接方式之一，主要應(yīng)用在宇宙航天領(lǐng)域、電子制造領(lǐng)域、機械制造領(lǐng)域以及船舶制造領(lǐng)域等。然而，焊接的現(xiàn)場環(huán)境確十分的惡劣，在焊接時焊槍所產(chǎn)生的有害氣體和焊接時焊槍所產(chǎn)生的刺眼弧光，非常的容易使焊工們的生命安全受到威脅。因此，工廠為了減少在焊接時對工作人員的生命安全構(gòu)成威脅和改善焊接現(xiàn)場的環(huán)境。工廠開始在焊接生產(chǎn)的時候廣泛的使用焊接機器人技術(shù)。隨著電子制造技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，機器人焊接技術(shù)在制造行業(yè)發(fā)展迅速。同時，對焊接機器人的所用材料、制造結(jié)構(gòu)和高效率的焊接需求受到了人們的關(guān)注。實現(xiàn)穩(wěn)定、高效的焊接是當前焊接機器人的意義所在，也是焊接機器人研究領(lǐng)域的重要問題。

關(guān)鍵詞：機器人焊接;焊接的技術(shù);焊接的安全;智能化

進入21世紀以后，伴隨著我國的經(jīng)濟的飛速的發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷的提高，但是我國的人口老齡化現(xiàn)象卻是十分嚴重。根據(jù)焊接環(huán)境的惡劣以及焊接工人逐年減少的趨勢，我國的經(jīng)濟發(fā)展迅速，從而使焊接產(chǎn)量在逐年的增加，這就說明了焊接的工作量在逐漸的加大。為了解決這樣的問題，焊接機器人開始在工廠中逐漸出現(xiàn)。但是焊接機器人和焊工相比較，焊接機器人的工作方式比較的單一，而焊工可以憑借著自己的經(jīng)驗，對焊件進行預(yù)想的加工和改造，從而達到預(yù)期效果。但是相比于焊工，焊接機器人不僅可以大大的提高工作效率，還可改善焊接技術(shù)人員的工作環(huán)境。焊接機器人目前在我國有著非常重要的地位，對我國的經(jīng)濟轉(zhuǎn)型發(fā)揮著非常重要的作用。

一、焊接機器人技術(shù)研究

（一）焊縫的自動識別與跟蹤技術(shù)

對焊接機器人視覺自動識別焊接位置以及焊縫跟蹤技術(shù)上的研究，是提高焊接質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]。焊接機器人在焊接的過程中，由于對加工和裝配上的誤差，焊接時產(chǎn)生的強弧光輻射、飛濺和產(chǎn)品在焊接過程中所產(chǎn)生的溫度分配不均勻，使焊炬和焊縫產(chǎn)生了偏離，導致焊接的質(zhì)量有所降低。焊縫的跟蹤技術(shù)本質(zhì)就是對焊接條件的變化而實時進行焊縫查驗，并識別跟蹤焊縫與焊縫進行精準的定位。通過傳感器達到控制電壓和電流的目的，來實現(xiàn)焊槍對焊縫位置焊接的工作。隨著現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和數(shù)學領(lǐng)域在焊接技術(shù)上的應(yīng)用，焊接跟蹤技術(shù)已經(jīng)進入了智能化的時代。

（二）遠程遙控焊接、離線編程、路徑規(guī)劃技術(shù)

隨著經(jīng)濟與科技的雙重發(fā)展，焊接技術(shù)的工作范圍正在向深海、太空、高溫、極寒等領(lǐng)域快速的發(fā)展。在保證焊接質(zhì)量的前提上，最大程度提高了人們活動的舒適性，降低在焊接工作中的危險性。當前，焊接領(lǐng)域的發(fā)展，嚴控焊接技術(shù)的成形，在一定程度上有效地解決了焊接在遠程作業(yè)上的局限性[2]?，F(xiàn)在遙控焊接技術(shù)都是人機交互，也就是焊接工作者操作焊接機器人遠程地完成焊接任務(wù)。由于在技術(shù)方面的研究有所不足，目前全自動遙控機器人的研究團隊幾乎沒有出現(xiàn)。但是在遙控自動化焊接方面不斷提高，遙控焊接自動化的發(fā)展方向是全自動化遙控焊接。例如20世紀70年代加拿大的一家核電站發(fā)生了嚴重的核電泄露事故，在這場事故中就成功的使用了遙控焊接技術(shù)對核泄漏的位置進行了遠程的操作。在各方面技術(shù)的支持下，遙控焊接技術(shù)越來越優(yōu)質(zhì)、穩(wěn)定，焊接技術(shù)領(lǐng)域也在不斷的壯大[3]。

機器人離線編程技術(shù)可以是機器人編程語言的拓展采用圖形和相關(guān)的算法，建立起機器人與工作環(huán)境之間的模型。焊接機器人在焊接時，根據(jù)焊接的任務(wù)、焊接的參數(shù)進行軌跡的規(guī)劃，完成相應(yīng)的焊接任務(wù)，由此而產(chǎn)生焊接機器人技術(shù)。這種編程技術(shù)的效率和智能化程度高，正向著全自動化編程反向發(fā)展。

（三）專用弧焊電源技術(shù)

焊接技術(shù)包括點焊和弧焊兩種，焊接技術(shù)的核心主要是推行機構(gòu)和電源，電氣綜合性能優(yōu)秀的專用弧焊電源對焊接機器人十分重要。計算機電子技術(shù)以及控制技術(shù)的飛速發(fā)展，為機器人的專用弧焊電源的研究開辟處出了一條新的道路。借助反饋控制系統(tǒng)進行精密的控制，包括對電的控制、弧焊電流的控制等，可以使機器人在焊接過程中達到高質(zhì)量的焊接效果。

二、焊接機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，焊接機器人在焊接領(lǐng)域上得到了廣泛的應(yīng)用，使得在焊接質(zhì)量和效率上得到了很大的提升。但焊接機器人在焊接的應(yīng)用過程中仍然存在一些問題，主要有以下幾個方面。

（一）焊接機器人的零件價格十分昂貴

由于我國對機器人的零部件批量生產(chǎn)的技術(shù)水平有限，焊接機器人的零件大部分都是依賴進口，這就導致了機器人零件的價格十分昂貴。一旦機器人的零件損壞，僅更換的費用就可能是十幾萬，而且供貨的時間相對長一些，這就嚴重影響了工廠的生產(chǎn)進度。像損壞率極高的槍纜、焊槍等價位不低，導致廠家買得起而用不起，嚴重阻礙了中國智能制造的發(fā)展[4]。

（二）復雜焊件焊接編程問題

機器人的焊接編程主要包括展示教學編程和焊接藝術(shù)編程兩部分。對于相對復雜焊件的焊接，焊縫相對較多。相對于這種情況，就需要在示教編程上來消耗大量的時間。但是對于多數(shù)的焊接需要編寫和調(diào)試多個參數(shù)點，需要消耗大量的人力物力。大量的時間浪費在了編寫和調(diào)試上，從而也就降低了企業(yè)的競爭力。焊接機器人與焊件的相對位置發(fā)生了變化后會產(chǎn)生重新示教的問題。焊接機器人的焊接編程主要通過示教控制器來控制行走路徑，當焊槍達到指定的焊接點時，對于焊槍的停留時間、送絲、送氣、收絲、收氣、引弧、息弧等，一旦焊接工件與機器人位置發(fā)生變化，程序就會重新示教，這樣會浪費很多的工作時間[5]。

（三）對于相同焊縫的焊接，焊接機器人與和焊工的操作過程是完全不一樣的

焊工在對焊縫的操作過程中可以感受到焊接時電弧的沖擊力，以及焊接熔池的流動情況。焊工通過這些情況來判斷出焊件是否處于自己的理想狀態(tài)。焊工憑借著自己多年的焊接經(jīng)驗可以自由的來調(diào)節(jié)焊接的參數(shù)，使焊件達到自己的預(yù)想狀態(tài)[6]。而對于焊接機器人而言，焊接的參數(shù)必須是提前設(shè)定好的。焊接機器人不會因為外界的環(huán)境變化而對提前設(shè)定好的參數(shù)作出相應(yīng)的改變。焊接機器人是一個自動化的程序，它的焊接參數(shù)和焊工的經(jīng)驗是不一樣的。所以，系統(tǒng)的對焊接機器人的各個參數(shù)的研究是十分的有必要的，對于實現(xiàn)機器人代替焊工的焊接有著重要的意義。

三、焊接機器人技術(shù)未來發(fā)展趨勢分析

（一）機器人控制技術(shù)

隨著科學信息技術(shù)的飛速發(fā)展，先進的技術(shù)手段為各行各業(yè)也帶來了很多便捷，其中焊接技術(shù)被大量地應(yīng)用在機器人制造中，現(xiàn)如今，也獲得了令人稱贊的成績和效果，可以說該技術(shù)未來發(fā)展具有很廣闊的前景。而機器人控制技術(shù)又分為以下幾種，比如，視覺控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)或者是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，每一種技術(shù)都發(fā)揮著不同的作用。“視覺控制技術(shù)”主要是指通過視覺傳感器，對機器人焊接的地方展開深層次處理，隨后再將所收集到的圖像、信號及時錄入計算機系統(tǒng)，進一步為工作人員帶來有力數(shù)據(jù)支持，最后，經(jīng)過對數(shù)據(jù)信息的分析與處理準確焊接機器人的位置。而“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)”實質(zhì)上是模擬人類思維的一種方式，因為焊接機器人的過程中，往往會遇到一些難以控制的問題，而通過神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)，能夠快速處理好焊接過程中所遇到的問題，進而將神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的控制系統(tǒng)靈活地運用在焊接機器人中，最終獲得最令人滿意的焊接效果。

（二）虛擬現(xiàn)實、多傳感器信息融合技術(shù)

所謂“虛擬現(xiàn)實技術(shù)”主要是指利用計算機編程手段，將相應(yīng)的數(shù)據(jù)資料進一步生成一種模擬現(xiàn)實的環(huán)境，進而為焊接機器人工作帶來科學數(shù)據(jù)支持。當然，運用此技術(shù)也可以為相關(guān)使用者帶來更加真實的環(huán)境體驗感受，在最大限度上提高焊接產(chǎn)品的質(zhì)量和使用效率。同時，工作人員還應(yīng)在計算機設(shè)備上完成相應(yīng)的機器人焊接工作，以便于提高整體焊接工作的實效性。而“多傳感器信息融合技術(shù)”也是焊接機器人中常用的一種技術(shù)手段，它能夠在最大限度上滿足企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的需求，也可以將焊接機器人技術(shù)全面地推廣與發(fā)展出去。除此之外，現(xiàn)代化焊接機器人裝備中往往會裝有一定的超聲波傳感器，以便于確保焊接機器人的安全性和穩(wěn)定性，使其能夠第一時間接收到信息，且確保數(shù)據(jù)信息內(nèi)容的準確性?？梢?，焊接機器人技術(shù)未來發(fā)展趨勢之廣闊，需要相關(guān)科研人員予以重視并深入研究，也只有這樣，才能真正意義上實現(xiàn)機器人智能化焊接作業(yè)的目的。

四、結(jié)語

焊接機器人的應(yīng)用將會越來越普遍，但是在目前的應(yīng)用場景來看，焊接機器人還存在著一些問題。隨著科技的進步，時代的發(fā)展，這些問題都會得到有效的解決。焊接機器人在未來制造行業(yè)中的地位會非常重要。焊接機器人在生產(chǎn)制造領(lǐng)域發(fā)揮了相當重要的作用，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。有關(guān)團隊對焊接機器人的研究、應(yīng)用很大程度上推動了工業(yè)制造業(yè)技術(shù)的前進步伐。最近幾年，焊接機器人的焊接技術(shù)的研究與應(yīng)用取得了突破。例如模糊控制技術(shù)、智能控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)視覺化、視覺控制技術(shù)等給焊接機器人的編程系統(tǒng)帶來了新的發(fā)展。如何將最新的科研成果應(yīng)用到焊接機器人上，將是未來焊接技術(shù)的主要方向。

參考文獻：

[1]費存華.焊接機器人技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀探討[J].現(xiàn)代制造技術(shù)與裝備，2018，258（05）：65+67.

[2]靳全勝，李杰.焊接機器人技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀[J].輕工科技，2018，34，231（02）：39-40+62.

[3]謝小寶，林健力.焊接機器人應(yīng)用現(xiàn)狀與研究發(fā)展趨勢[J].海峽科技與產(chǎn)業(yè)，2018，228（06）：90-92.

[4]閆河江.焊接機器人的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢[J].華東科技（綜合），2018（9）：3.

[5]麻鵬.焊接機器人在焊接技術(shù)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].中國科技投資，2019，000（011）：214.

[6]徐秀環(huán).關(guān)于焊接機器人的技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展探討[J].中國高新區(qū)，2018，000（014）：24.