我国焊接机器人应用现状及关键技术概述

述

摘要：焊接机器人是目前装备制造业和其他大型行业应用较为广泛的一种焊接方式，焊接机器人具有高度的智能化和自主性，通过传感器、视觉系统等设备实现对焊接过程的实时监测和控制，可以对焊接质量进行自动检测和调整，大大提高了生产效率和产品质量；焊接机器人可以与其他智能设备实现无缝协作，例如，与机床、自动送料机、物流系统等设备相结合，可以实现焊接、成形、运输、检测等多个工序的自动化和智能化控制，提高生产线的整体效率和自动化程度；焊接机器人还可以通过云计算、大数据等技术实现远程控制和智能化管理，通过实时监测和分析生产数据，可以及时发现问题并采取措施，优化生产过程和提高生产效率。

关键词：焊接机器人；应用现状；关键技术；概述 引言

国际标准化组织（ISO）将焊接机器人定义如下：焊接机器人是从事焊接（包括切割与热喷涂）的工业机器人，为了适应不同的用途，工业机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可安装不同工具（末端执行器），装接焊钳或焊（割）枪，使之能进行焊接、切割或热喷涂。工业机器人是一种面向工业领域的多用途、可重复编程、靠自身动力和控制能力执行工作的机器装置。伴随先进制造技术的发展，焊接机器人应用技术也日趋成熟，在应对高效率、高质量、柔性化及恶劣工作环境需求方面其优越性不断凸显。

1焊接机器人的基本原理和特点 1.1基本原理

焊接机器人是一种集机械、电子、计算机等多种技术于一体的自动化设备，其工作原理复杂且多样，需要通过计算机控制系统实现各种操作。其基本原理可以简单概括为，机械结构、传动系统、控制系统、焊接装置等多个组成部分协同工作，完成焊接操作。

焊接机器人的工作流程一般可以分为以下几个步骤:1)计算机控制系统根据预设的焊接路径和焊接参数，控制机械臂移动到焊接位置;2)焊接装置启动，将电流、气体和焊丝等送到焊接区域;3)机械臂开始运动，将焊枪移动到预设的焊接位置，开始焊接，在焊接过程中，传感器监测焊接过程的各项参数，并反馈给计算机控制系统;4)焊接结束后，计算机控制系统停止机械臂的运动，焊接装置也停止工作，完成整个焊接过程。

1.2应用特点

焊接机器人是目前应用广泛的工业机器人之一，智能制造中具有广泛的应用前景和优势，可以提高生产效率和质量，降低成本，提高安全性和灵活性，是未来智能化制造的重要组成部分。具有自动化程度高、焊接质量稳定、焊接适用性广、节约成本、提高安全性、灵活性强、数据化管理等特点。

2我国焊接机器人行业应用现状

焊接机器人的应用是以工业机器人系统为核心进行集成开发，拓展外围工作装置如工作台、变位机、机器人行走装置、焊接电源、工件自动上下料系统（RGV、AGV）等设备，最终以焊接器人工作站或是焊接机器人生产线等成套设备的形式投入生产应用。我国焊接机器人大批量应用始于汽车制造行业。最近15年，应用领域陆续扩展到机械制造、钢结构制造、船舶制造、电力设备制造等领域。

在汽车行业，点焊、弧焊、激光焊接、激光三维切割机器人已经广泛应用，由于汽车行业的自动化程度较高，工件一致性普遍较好，焊接离线编程在该行业已经得到普遍应用，焊缝识别、焊缝跟踪、焊接过程控制、焊接缺陷检测等技术在该行业也得到很好的推广，上述技术的应用极大地提高了汽车部件的焊接生产效率及焊接质量。该行业的焊接机器人需要适应流水线自动化生产，全生产工序

自动衔接，生产节拍较快，对技术工艺成熟度要求苛刻，对机器人系统整体性能的稳定性、系统的开放性、多机器人协调控制性、机器人外部轴集成适应性、通信功能的适应性及可拓展性要求较高。由于国产焊接机器人上述性能与进口机器人存在较大差距，无法满足汽车生产线快节拍、高稳定性、高自动化程度的要求，在大型汽车焊接生产线上几乎很难得到应用。

在中厚板焊接为主的机械制造行业如工程机械、煤矿机械、石油机械、港口机械等领域主要以弧焊机器人与坡口切割机器人应用为主，其中弧焊机器人应用占比较高，在该领域对机器人及外围设备的定位精度与稳定性要求较高，对周边技术如力矩传观、接触传感、电弧传感、激光传感、多层多道、外部轴协调、系统联动、总线通信、焊接专家系统等均有较高要求。进口品牌机器人进入此领域较早，经过多年对周边技术及工艺软件的持续优化，进口品牌焊接机器人在中厚板焊接领域性能稳定，应用案例丰富，主导我国中厚板焊接机器人市场。

3工业机器人的焊接质量控制 3.1送丝轮压力控制

在工业机器人的自动焊接系统中，应采用压力手柄，以有效调节送丝轮的工作压力，使焊丝在此过程中被均匀地输送到管道中。同时，也能保证焊丝在离开导流口时产生一定的摩擦，防止焊丝在送丝轮中打滑。实践中，如果送丝轮的工作压力太大，就会导致丝线被压碎，涂层结构受损，甚至导致送丝轮的磨损。

3.2焊机面板参数控制

调整工业机器人的自动焊接工艺时，要根据实际情况合理调整焊接弧长和电压旋钮，确保电弧脉冲的声音中不能有任何短路，从而确保自动焊接系统的质量。同时，在实际焊接作业中，为确保焊接质量，还可以采用反向倾斜的方法，将焊枪反向倾斜到0~10°，并采用科学、高效的推进方法进行焊接，从而有效控制焊接效果。

3.3焊接问题控制

如现焊接过程中出现气孔等质量问题，要检查其操作参数是否科学合理，调节工艺参数。同时，对焊接系统有关的零件进行检查，检查有无杂质。如果在对系统进行检验时发现有较大的咬边现象，则要制定出应对措施，有效调节焊枪角及焊接工艺参数；如在检验过程中发现自动焊接系统有焊点偏差，就要对机器人的零件进行校验，排除故障，在规定的时限内及时处理问题，保证自动焊机的焊接质量。

4焊接机器人智能化发展的趋势 4.1机器人示教再现与离线编程技术

目前，广泛用于工业生产的焊接机器人大多采用示教复制或离线编程的方法来完成焊接操作，在采用某种感知技术的情况下，可以实现对焊接机器人的基本要求，但是它的智能化水平还很高，主要包括示教、自动规划焊接路径规划、自动生成焊接任务参数、人机交互设计、利用虚拟现实技术实现焊接工作站离线编程等。

4.2 焊接过程传感与适应性控制技术

焊接机器人可以通过感知、提取、加工环境，并通过视觉、触觉等感知信息，实现闭环控制，并能根据环境的改变，实现自动定位、自动跟踪焊缝等。高智商的机器人必须具备判断、融合和决策的能力。未来的焊接智能化发展趋势是在复杂的工作环境下，更加灵活地进行各种复杂的工作。

4.3 用于焊接工作站、生产线的多机器人协作技术

利用多机器人协同作业技术，将多个作业或焊接作业与定位、安装、检测等作业结合起来，可以大幅提升生产效率，确保产品质量，降低人工干预，使生产空间更加紧凑。同时，对多个参与操作的机械手或移动轴进行协同控制，在工艺过程中避免了它们之间的运动干扰和碰撞，从而提高了生产的安全性，降低了生产线出现故障的概率。

结语

我国已经连续多年成为全球最大焊接机器人市场，随着中国制造业转型步伐加快，对焊接机器人的需求量逐年增加，对焊接机器人的性能也提出更高要求。目前国产焊接机器人难以满足我国制造业快速发展的要求，进口品牌焊接机器人主导我国高端焊接机器人市场。未来将持续围绕终端用户的转型升级及智能化需求，突破关键核心技术，攻克复杂刚需难题，提升产品柔性和智能化水平，研发适应新市场、新需求的新产品，是我国焊接机器人产业发展的方向。

参考文献

［1］霍厚志，张号，杜启恒，等.我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势［J］.焊管，2017，40（2）：36-42，45.

［2］李宪政.国内焊接机器人应用的快速发展及认识误区［J］.焊接，2019（4）：5-15.