淺析焊接機器人技術及發展方向

隨著我國工業現代化程度的日益加強，節能的焊接機器人技術應用于各類行業，并且焊接機器人技術也在日益研究改進中。本文首先介紹了焊接機器人的分類，其次著重闡述了焊接機器人的先進技術以及發展方向。

1　焊接機器人的分類

(1)弧焊機器人?；『笝C器人不只是一個簡單的操作運動機構，是包括各種電弧焊附屬裝置在內的柔性焊接系統，因此，它的性能有特殊要求。在電弧焊接中，火炬應珠沿預定軌跡，并且連續地形成焊縫填充金屬。

(2)點焊機器人。汽車工業是一個重大的點焊機器人系統的應用，在該組件中的每個車體，當身體中，焊料接頭的約百分之六十是由機器人完成。點焊機器人逐漸需要有更好的工作性能，主要有：1)與點焊機的接口通訊功能;2)工作空間大;3)點焊速度與生產線速度相匹配，快速完成小節距的多點定位(大約每0.3—0.4s移動30—50mm且準確定位);4)持重大(50—100kg)，以便攜帶內裝變壓器的焊鉗;5)定位準確，精度約±0.25mm，以確保焊接質量。

(3)焊接機器人是一種典型的機電一體化產品，你可以按下電源驅動器，使用其分類方法的不同軌跡。按下電源驅動方法的不同點，每個焊接機器人以下幾類：1)氣壓驅動。壓力0.4-1.0MPa。其主要優點是氣動氣方便，驅動系統具有圓筒型，氣動驅動結構簡單，成本低，維護方便的緩沖作用;主要的缺點是該裝置的尺寸大，定位精度不高;2)液壓驅動。電能質量液壓驅動系統，既快又好，而且速度液壓驅動的大，傳動平穩，效率高的內在比較簡單，通過閥門無級變速在很寬的范圍內流動;其主要缺點是我們需要泵液壓站，易漏油，這不僅影響穩定性和定位精度，而且還污染環境;3)電氣驅動。電驅動是利用由馬達或多種轉矩產生的力，無論是直接或通過減速機構來驅動負載，以獲得所需的機器人動作。由于電驅動器是容易控制的精度高的運動，使用方便，成本低，效率高的車程，不污染環境等諸多優點，是常見的，大部分應用為導向的方法。目前生產的機器人大都采用交流伺服電機驅動。

2　焊接機器人技術研究現狀

隨著我國的現代化建設，越來越注重智能化的建設。焊接機器人技術主要是以機器人焊接智能化為核心來進行的。

2.1　焊縫跟蹤技術

由于現代數學和模糊神經網絡及其應用復雜的非線性系統的不確定性，焊接軌道焊接成一個新的時代---智能焊縫跟蹤時代的出現。其中，研究清華電弧跟蹤系統，傳感器和控制系統，它詳細地討論了焊縫跟蹤系統的各種傳感器，并提出了基于焊縫模式的CCD圖像提供了新的算法，軌跡識別。接近人類視覺等方面的優勢視覺傳感器信息來檢測焊縫和神經網絡，并應用到焊縫跟蹤系統模糊控制焊縫跟蹤應用，中國南方大學提出了基于自適應共振理論(AdaptiveResonanceThe2ory)接縫跟蹤神經網絡算法，即分類為若干空間模式分布的灰縫截面方向，使記憶ART神經網絡與匹配檢查的程度獲得的，實際的焊接方式的圖像空間，根據確定的焊槍和焊接的偏離的分布的方式，該偏差是模糊變量設計自整定PID模糊控制器。

2.2　智能傳感器和機器人多傳感器信息融合技術

基本的傳感器只有一個信號轉換元件，隨著智能化技術的出現，也出現了具有某些特定的處理，即智能傳感器內部的傳感器信號。有利于集成電子電路開發的智能傳感器，高度集成的處理器件上，使得該傳感器可以有一些信息處理能力感測系統的。在弧焊機器人的傳感技術，電弧傳感器的顯著位置的光學傳感器的研究。在研究中的各種特定的引人注目的視覺傳感器的光學傳感器中，計算機視覺和圖像處理用新的技術成果組合所獲得的信息的數量，可增強適應外部焊接機器人的能力。

2.3　焊接機器人與周邊焊接設備的柔性化集成

在焊接過程中，焊接機器人和靈活的外圍設備控制的協調，有利于減少輔助時間，它的關鍵生產效率之一。在徑向焊接工件球形或橢圓形，為了在焊接期間使整個熔池可以使水平或略低坡狀態下，焊接定位器須不斷改變工件的位置和姿態。在焊接過程中該定位裝置是不固定的，而是做運動的適當的協調?；『鸽娫春蛫A具，因此也做機器人的統一控制下運動的適當的協調，以保證高質量的工作的整個系統。

3　焊接機器人的發展方向

隨著焊接機器人的深入應用，焊接機器人已向多方向發展，目前焊接機器人的主要發展方向是：

(1)機器人控制的開放型體系結構。開放意味著互用性，目前工業機器人控制器大的擔心是它的功能專一、性能不完善。推廣基于PC的平臺，實際上是考慮用戶對性能和成本的要求，使機器人從專用的控制器向基于PC機的開放、通用的控制器過沮。

(2)焊接機器人的智能化。要將技術人員和熟練工人從繁重的勞動中解脫出來，甚至能直接代替人在惡劣、危險的環境中進行自動焊接作業，須開發具有一定智能的智能機器人，焊接機器人的智能化主要表現為傳感器的智能化。

(3)機器人按制從單機向集散式、網絡化的方向發展。

從這個意義上，機器人的發展可分為三代：首先是示教型機器人，目前在工廠廣泛使用，它的功能是示教再現。即示教時操作者通過示教盒編程記錄焊接路徑關鍵點，并設置焊接引弧點、熄弧點以及焊接工藝參數。并可以周爾復始，全自動運行。這種工作方式重復件好，但沒有視覺，缺少對環境變化的自適應能力，例如當實際行走軌跡與示數軌跡由于加工、安裝、焊接變形等原因存在位置偏差時，導致焊接質量不好甚至失敗。其次弧焊機器人是具有一定傳感功能的示教機器人，如視覺、力覺、觸覺等傳感器，在示教的基礎上可以適應環境的變化，目前在某些領域某些功能上已經到生產應用階段，并產生顯著經濟效益。第三代是智能機器人。能理解人的命令，預知或感知外部環境，自行規劃操作順序、自動制定運動軌跡、焊槍姿態和焊接參數，并實時修正，以完成特定的任務。融合CAX技術和視覺傳感技術的智能機器人是焊接機器人的重要研究和發展方向。