焊接机器人应用现状与发展趋势的研究
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摘要：随着全球对于科研的重视和发展，为了满足人类对于工业自动化的需求，机器人逐渐步入现代社会，对于工业生产水平的提高取得了显著的成效。本文将结合我国焊接机器人的应用现状、焊接机器人用弧焊电源等对焊接机器人的发展趋势和方向进行详述。
关键词：焊接机器人；发展趋势；应用现状
随着近几十年世界工业的飞速发展和对科学技术的深入研究，机器人的研究水平成为评判科技水平高低的一项重要指标。有着“工业裁缝”之称的焊接在全球的工业生产当中发挥着不可替代的作用，传统的焊接技术在各方面已经无法适应现代社会的工业化生产需求，到目前为止，焊接机器人已经经历了三次重要变革，由最初的第一代焊接机器人，到能利用传感器来进行离线编程的焊接机器人，最后到现在的多传感器、能够自行编程从而适应工作环境的自适应智能焊接机器人，焊接自动化的标志就是焊接机器人的发展。
1 焊接机器人的定义
1.1 焊接机器人的出现应用
机器人作为新世纪先进制造技术水平的主要代表和应用的技术手段，它能够促进企业的生产技术水平的提高、提高生产效率、保障产品质量以及保障工人身体健康等。据之前国外对于焊接机器人的研究表明，焊接机器人可以进行长时间的稳定性工作且不会产生疲劳。此后，中国也开始进行焊接机器人的研发，在引进和学习了国外的先进基础上，我国在80年代末取得了重要成果。
1.2 焊接机器人的組成和性能
焊接机器人自身由机器人和焊接设备两部分组成，通过人工远程操控进行作业，可以实现多种基础和危险作业，避免了人工焊接作业有可能出现的危险性。焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源（包括其控制系统）、送丝机、焊枪等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。焊接机器人还必须拥有高精度的控制系统和高度的灵活性，以保证焊接工作的准确性和便捷性，而且焊接机器人在作业时理当保存众多的点位数据从而使工作时具有足够的参数进行选择。
2 焊接机器人的发展趋势
2.1 焊接机器人的工业应用
根据统计数据表明，全世界正在运行运作的工业机器人里有近乎一半都是服务于焊接加工领域的焊接机器人。在许多焊接任务当中，一台焊接机器人在完成所要求的焊接任务后还可以实现包括焊接以外的收放物品、物料的搬运以及运行装配等多重作业，焊接编程人员可以在进行焊接机器人设计的同时给予其相对应的程序运行指令，从而让机器人在程序员设计的运行指令下自行实现对于自身焊接设备的更换来完成各种作业。
2.2 优化焊接机器人的控制系统
迄今为止，焊接机器人的运行作业都是依靠事先输入的控制程序，通过计算机的远程控制终端来操作焊接机器人完成焊接工艺。一般而言，这些事先设定好的控制程序很难受到更改，一旦发现控制系统受到自身外的攻击或者由于内部产生系统bug而造成的问题会致使焊接机器人瘫痪。所以，人类想要避免或改正这些弊端，应该将焊接机器人的控制系统的设计向智能化设计、可以实现远端控制和离线编程的方向进行改进发展。
2.3 焊接机器人的网络通信功能
由于网络进行相互作业的研发技术程度较低，目前使用的焊接机器人很大一部分是单机工作，由于没有经过远程控制，焊接机器人只能依靠最初的焊接程序来进行单一的机械式作业。在网络通信技术的飞速发展下，焊接机器人在实现网络区块集团化作业的发展可以得到技术上的支持，从而实现远程控制系统的编写。
2.4 优化焊接机器人的操作结构
焊接机器人最初是由于专业的焊接工业而进行设计生产的，焊接机器人的结构性能单一，不能从事于其他作业。因为人类对于机器人智能化的需求，所以未来将会进行研发从而替代原来功能性单一的机器人，焊接机器人应当在结构性能的研究上进行改进，以适应未来工业生产的需求。
2.5 焊接机器人的传感技术
传感技术是焊接机器人进行焊接作业时必不可少的一项技术，通过传感器人类可以在远处能够实现焊接机器人的工作位置、生产速度等多方面的智能化控制。由于焊接工艺对于一些点位的要求必须准确无误，焊接机器人应具备各种作业环境下与之相匹配的传感器，以便更精准的作业。
2.6 焊接机器人的人工智能化
人工智能是现代科研的重要研究方向，并且取得了显著地成果。人类需要越来越深入的机器智能化，即对焊接机器人的智能程度要求越来越高，人工智能的发展对于在焊接机器人在工业生产当中的发展具有重要意义，焊接机器人也因此需要在这方面进行研发改进，以期望于通过智能化控制来实现其可以进行人性化思考和学习改进焊接工艺，以便焊接机器人可以满足人类对于焊接工作的精确性以及工作效率等要求。
3 焊接机器人的应用现状
3.1 弧焊机器人的应用和引进
（1）弧焊机器人的应用
焊接机器人具有保证质量、保障工人身体健康、提高生产效率等优点，目前世界各国的知名焊接机器人的生产商有美国的Adept、德国的KUKA、日本的Motoman等，这些生产商为焊接机器人在工业上的广泛应用提供了坚实的质量保证和优良的售后服务。
（2）弧焊机器人的引进
现在从事于我国工业生产的焊接机器人大部分还是从国外引进，特别是弧焊机器人，约占九成左右。国产的弧焊机器人由于零件、设备以及配套技术等多方面因素，一直未能成为国内焊接机器人的主要产品。我国在焊接机器人的研究应用技术中发现的问题主要源自于我国的大部分焊接机器人还是来自于国外，故我国在20世纪80年代末开始帮助第一批国内弧焊机器人的生产厂家进行建设，投入巨资为机器人的研发购买了相应的外围设备，但是由于经验不足、技术不够、缺乏相应的机器人配套实施以及没有科学有效的管理，在最初在焊接机器人的生产中，很遗憾并没有取得什么成果。
3.2 弧焊机器人的现状及问题
（1）弧焊机器人脱离设定程序的位置后重新工作的问题
焊接机器人位置偏移重新请示将耽误生产线的生产运作，如果可以利用计算机动态仿真技术来进行离线操作和仿真，将会改善这个问题。
（2）焊接机器人焊接过程的焊缝实时跟踪问题
焊接过程中如果焊接条件稳定，则焊接机器人能够保证焊接质量。可是由于天气、环境等多因素影响，例如：强烈的弧光辐射、高温、烟尘、加工精度等。实际上的焊接条件会经常改变，从而导致焊枪偏离焊缝，造成焊接质量降低或报废。焊接条件这种严重受到外界影响的因素，要求焊接机器人能够实时监测焊缝的偏移量从而进行修正，所以焊缝跟踪技术是焊接自动化领域的重要研究课题。
3.3 我国引进弧焊机器人的成效
我国重视焊接机器人的操作编程和离线编程的功能研究，众多企业开始进行焊接机器人的熟练操作并着手研发编写其软件程序。因为受到国家重视和支持，政府对于第一次从事焊接机器人的企业进行大力扶持。他们最便捷的途径就是充分利用制造厂商的售后技术服务，抓紧提高自身企业人员的研发能力和实践能力，仔细研读相应的书籍，熟悉焊接机器人的实地操作。工厂想要快速的步入正轨可以去和那些具有相应经验，有研发实力的工厂、高校进行合作，以期望于能够降低对机器人的调试时间，让机器人能更快的进行日常工作。
4 结论
全球工业高速发展的今天，机器人的研发对于国内生产水平的提高具有代表性的促进作用。近年来由于我国科研实力的飞速提高，焊接机器人之于生产的重要意义受到了我国的高度关注，在焊接机器人的方面投入大量资源进行研究，并着手对于多项技术的实现，随着计算机互联网等网络技术和智能化研发进程的发展，焊接机器人技术逐渐走向新的高度，进一步带动了我国制造业水平的快速发展。
参考文献
[1] 王恩浩.焊接机器人技术现状与发展趋势[J].中国高新技术企业，2014
[2] 杜舜尧，陈明和，吴诗语.焊接机器人技术的研究现状与发展趋势[J].装备制造技术，2015
（作者单位：广汽丰田汽车有限公司）
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