李肖 孙浩 刘建银

摘 要：据不完全统计，在机械制造领域中，用于焊接加工的机器人占据了整个工业机器人应用中的半壁江山。这些焊接机器人中有的是为某种焊接方式专门设计的，而大多数的焊接机器人其实就是通用的工业机器人装上某种焊接工具而构成的。在多任务环境中，一台机器人甚至可以完成包括焊接在内的抓物、搬运、安装、焊接和卸料等多种任务。本文就焊接机器人现状及发展趋势展开分析和探讨。

关键词：焊接机器人：现状：发展趋势

有着“工业裁缝”之称的焊接，在工业生产领域起着举足轻重的作用。近些年来，随着科学技术的不断发展，高质量产品的需求量大大地增加了，同时也对焊接技术提出了更高的要求。传统的手工焊接技术在质量和效率上已经无法满足当今产品生产的需要，所以焊接的自动化逐渐为世人所重视起来。焊接机器人可以使我国的制造业不断地进步，随着现如今科学技术的水平越来越高，焊接的自动化以及智能化已经成为制造业发展的必然趋势，对于焊接技术来讲，焊接机器人的产生，已经成为现代化与自动化的一大标志。

1.我国焊接机器人的发展现状

我国在焊接机器人领域的研究起步非常晚，最早是在20世纪70年代开始的，与美国、日本以及欧洲一些制造业强国相比，我国在焊接机器人领域的研究还非常落后。近年来，随着世界经济一体化趋势的发展，我国也接触到了许多先进的焊接机器人技术，对我国相关技术的研究与发展起到了推动作用，但其发展速度较为缓慢，仍然与国外具有较大差距。再加上受我国廉价人工劳动力的影响，一些企业不愿意花费大量的资金进行焊接机器人的研究。这使得我国焊接机器人技术的发展受到了严重的制约。

近年来，我国在焊接机器人应用领域的研究过程中，越来越重视机器人软件开发与编程功能，进而使得焊接机器人的系统操作性和离线编程功能大大增强。如今，在初次引进焊接机器人之后，相关单位越来越重视对本单位技术人员的培养，通过利用供应商的售后服务，并与技术相对成熟的企业、研究所共同对焊接机器人进行调试，大大缩短了机器人的安装、调试周期，使其尽快投入生产。

焊接机器人设计制造过程中，有一部分是为了完成特种焊接技术而专门制选和生产的，这种机器人是在传统工业机器人的基陆上，进行升级和改造得到的，通过对其加装各种专用的焊接没备，使其能够顺利完成特种焊接任务。同时我国目前应用的焊接机器人除了具备焊接功能之外，还具有搬取货物、运输等功能，大大提高了相关企业的生产效率。

2.焊接机器人发展趋势

目前国际机器人界都在加大科研力度，进行机器人共性技术的研究。从机器人技术发展趋势看，焊接机器人和其他工业机器人一样，在不断向智能化和多样化方向发展。具体而言，表现在以下几方面。

2.1 虛拟现实

该技术是一种包括多功能传感器交互接口技术。3D电脑图形学技术、高清显示技术于一体的，能够对事件的现实性从时间和空间上进行分析，然后重新整合的技术，主要被用于遥控机器人和临场感通讯等方面。除此之外。由于虚拟现实技术能感被应用于模拟焊接的过程，因此其可以在工件的实际焊接工作之前，使用电脑等数字化设备进行模拟焊接。再利用经过模拟与检测的数字化焊接过程，来指导实际的焊接工作。这样虚拟的操作过程可以让操作人员在尚未开始正式的焊接之前，就可以了解相关产品的属性、细节，并对所能达到的效果进行系统性的评估。此外其可以进行不同工艺的焊接效果比较。以便能够为真实的焊接工作选取最佳的焊接方式与材料。可以预见的是，该项技术将在未来伴随信息化、网络化及科技化的不断发展，而大面积地应用于焊接工艺当中。

2.2 机器人传感技术

机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置，速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了激光传感器﹑视觉传感器和力传感器，并实现了焊缝自动跟踪和自动化生产线上物体的自动定位以及精密装配作业等，大大提高了机器人的作业性能和对环境的适应性。

遥控机器人则采用视觉，声觉、触觉等多传感器的融合技术，来进行环境建模和决策控制，为进一步提高机器人的智能和适应性，多种传感器的使用是其问题解决的关键。其研究热点在于有效可行的多传感器融合算法，特别是在非线性、非平稳和非正态分布的情形下的多传感器融合算法。另一问题就是传感系统的实用化。

2.3 多智能焊接机器人系统

对于一些复杂的焊接件，需要多台焊接机器人相互配合，共同完成相互关联的焊接任务，最终完成焊接操作。多台焊接机器人工作很容易实现，但是多台机器人同时完成一个焊接任务时，需要焊接机器人柔性化地集成起来，每台机器人分工明确，协调好各台机器人的工作，各台机器人的信息交互要流畅，避免在执行焊接操作任务时发生碰撞等问题，反而使效率大打折扣，得不偿失。

2.4 移动机器人

目前投入使用的焊接机器人大多数为固定式或者是单个机械臂，这在实际的焊接生产中，会产生诸多不便。焊接机器人的可达范围受到很大程度的限制，一方面如果机械臂伸出过远，会导致其刚度有下降的可能性，加之其末端执行器要负载自动焊枪，致使在焊接过程中会产生轻微的抖动，容易造成焊接电弧不稳，保护气体保护效果下降，这对焊接质量的影响是很大的。另一方面采用多台机器人焊接会增加成本，并且要保证各机器人之间能够柔性地集成在一起，这都增加了工作量。移动机器人还有一些问题亟待解决，如噪音、震动、机器人通讯、运动精度等。如果移动机器人能够得到广泛应用，将是焊接行业革命性的进步，将是未来研究的重点与热点。

2.5 机器人遥控和监控技术

在一些诸如核辐射﹑深水、有毒等高危险环境中，进行焊接或其他作业，需要有遥控的机器人代替人工工作。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自动系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室，进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳”机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。多机器人和操作者之间的协调控制，可通过网络建立大范围内的机器人遥控系统，在有时延的情况下，建立预先显示进行遥控等。

3.结论

焊接机器人作为制造业升级变型的重要标志已经得到了国家的高度重视，政府加大政策和资金支持促使焊接机器人得到飞速地发展。随着计算机技术、传感器技术、人工智能技术等的发展，引进及吸收先进技术和经验，焊接机器人技术会快速走向成熟，提升我国的制造业水平。

参考文献：

[1]王彩凤，丁志远，雷宁宁，王国帅.焊接机器人在工程机械行业的应用现状及发展趋势[J].金属加工（热加工）. 2020（06）

[2]谢小宝，林健力.焊接机器人应用现状与研究发展趋势[J].海峡科技与产业. 2018（06）

[3]谈成成.焊接机器人的应用现状与发展趋势[J].中国新技术新产品. 2017（20）

[4]刘丹，郑博方，王帅，李洋，罗震.机器人焊接关键技术及应用[J].金属加工（热加工）. 2020（02）

[5]杨立勇.焊接机器人在工程机械行业的应用[J].信息记录材料. 2020（01）

[6]霍厚志，张号，杜启恒，黄胜利，仇一晨.我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势[J].焊管. 2017（02）

作者简介：

李肖（1987-11—）男、汉族、山东济宁人，本科学历、小松山推工程机械有限公司职员，焊接自动化 ;

孙浩（1989-11—），男，汉族，山东济宁人，本科学历，小松山推工程机械有限公司职员，助理工程师;

刘建银（1986-10—），男，汉族，山东济宁人，本科学历，小松山推工程机械有限公司职员，助理工程师。

（小松山推工程机械有限公司， 山东 济宁 272000）