淺談機器人在焊接工作中的應用與技術體現(xiàn)

張衍坤 郭廣輝

摘 要：近年來，隨著科技的發(fā)展進步，科學家對機器人有了更加深入的研究，機器人也被逐漸的應用到各個行業(yè)領域當中。由于工業(yè)的操作量較大且操作難度較高，因此，利用工業(yè)機器人來提升工作效率，提高工業(yè)制作精度便成為了工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。工業(yè)化機器人由于適應性強，全自動化操作，并且不受各種外力因素的干擾，因此，為工業(yè)生產(chǎn)帶來了極大的便利，從而也節(jié)省了工業(yè)資源與成本。工業(yè)焊接工作技術要求相對較高，并且有一定的風險性，工業(yè)化機器人可以解決其中的多數(shù)問題。本文主要通過研究機器人在工業(yè)化作業(yè)中的優(yōu)缺點來分析機器人在焊接作業(yè)中的應用，可以為工業(yè)機器人的應用提供相應的借鑒。

關鍵詞：機器人;焊接工作;工業(yè)

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.19.049

0 引言

工業(yè)化機器人具有穩(wěn)定可靠、高效率和高精準度的自動化工作特點，它的工作效率不會受到工作環(huán)境的限制，被廣泛應用于工業(yè)以及制造業(yè)中，有力地推動了全球工業(yè)以及制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。隨著時代的飛速發(fā)展，機器人將涉及越來越多的工業(yè)領域，從而成為工廠作業(yè)中必不可少的操作媒介。

1 機器人的應用發(fā)展

早在上個世紀六十年代，“工業(yè)化機器人”就已經(jīng)擁有了屬于自己的定義：“搬運機械部件或者工件的操作性機械，通過對運作程序的改變來完成工作的一種特殊的機械設備?！惫I(yè)化的機器人最早應用于工業(yè)生產(chǎn)中的使用形式是“機械臂”，早在上個實際六十年代純電動與自動化的機器人就已經(jīng)被發(fā)明出來了。目前，在世界上對于機器人的開發(fā)、制造最為領先的四個龍頭企業(yè)分別是瑞典ABB、德國KUKA、日本發(fā)那科以及日本安川電機，這幾個廠商的機器人制造大概占據(jù)了國際機器人市場的50%，目前，對我國影響力相對較大的機器人廠商就屬“新松機器人”。而伴隨著社會高科技的進步與發(fā)展，機器人的應用領域也在逐漸的擴大，其中，受其影響最大的領域主要是金屬制造以及汽車制造。工業(yè)化機器人已經(jīng)可以完全替代相對單一的人工焊接以及裝配等基礎工作。

2 機器人在工業(yè)化工作中的優(yōu)缺點

（1）機器人的優(yōu)點。工業(yè)化機器人具有智能化、精密化以及柔性化的基本特征，并且可以提升生產(chǎn)效率與生產(chǎn)質(zhì)量，并且有效的減少人力成本以及資源的消耗，是工業(yè)生產(chǎn)自動化的一種最為直觀的表現(xiàn)。其次，工業(yè)化機器人具有強烈的綜合性特征，以加工精細、制造精良以及柔性生產(chǎn)等特點著稱。隨著生產(chǎn)數(shù)字化、智能化以及自動化的工業(yè)發(fā)展趨勢逐漸顯現(xiàn)，涉及各個學科核心技術的工業(yè)機器人受到了前所未有的重視，在推進工業(yè)現(xiàn)代化中發(fā)揮著重要的作用。目前，工業(yè)化機器人正朝著高精度、高復雜以及智能化的方向發(fā)展，并且工業(yè)化機器人在發(fā)展過程中，能夠?qū)⒕珳识冗_到無限接近于重復定位的精度。綜上所述，工業(yè)機器人有著無與倫比的優(yōu)點，是工業(yè)發(fā)展的強勁動力，也是未來工業(yè)建設的主要趨勢和方向。隨著工業(yè)機器人的功能逐漸完善，作業(yè)精度逐步提升，在之后的工業(yè)化生產(chǎn)中能夠大幅度降低人工作業(yè)比例，進一步提升工業(yè)作業(yè)的精度和安全性。

（2）機器人的缺點。機器人的普及導致一線操作崗位逐步被替代，這也就意味著將有大量的工人與技術人員面臨著就業(yè)困難甚至失業(yè)的狀況。這不僅會引起工作底層人民的不滿與抗議，甚至會影響社會的和諧發(fā)展。

3 機器人在不同行業(yè)的焊接工作技術特點分析

（1）汽車后橋焊接工作站。汽車后橋焊接工作站的主要工作任務就是對各種汽車后橋中段的直縫以及后橋附件進行焊接，其具有極高的挑戰(zhàn)性與危險性。因此，需要操作精度極高的機器人來完成，以此降低操作的失誤和安全事故發(fā)生概率。由兩臺固定式安裝的焊接機器人以及兩個單軸的焊接變位機組成的汽車后橋機器人焊接工作站也因此誕生。在利用焊接機器人作業(yè)時，操作者在工作站外側負責裝卸，焊接機器人被設置在工作站的內(nèi)側且其安裝方式通常是固定坐式。在作業(yè)過程中，主要依靠兩個安裝在工作站內(nèi)的單軸的變位機的交替換位來實現(xiàn)。由于機器人具有高度的柔韌性，因此在實際使用中可以根據(jù)變位機的不同設置不一樣的焊接夾具，并且可以對變位機上的焊縫進行焊接。

（2）工程機械焊接工作站。工程機械焊接工作站的主要工作任務是對工程機械類的零部件進行焊接，同樣對焊接精度有著較高的要求，工程機械焊接工作站也應運而生。與汽車后橋焊接工作站不同的是，這一工作站有。通過焊接機器人的外部軸來驅(qū)動兩套雙軸焊接變位機的翻轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)，通過與機器人的相互協(xié)調(diào)配合，能夠完成相對比較復雜的焊接工作。同時，因為零部件對于操作精度和產(chǎn)品質(zhì)量有著極高的要求，因此，工作站還配備了專業(yè)的焊接始端尋位功能以及電弧焊縫的追蹤功能，用于發(fā)現(xiàn)零部件的不足，進而提升機器人工作站的焊接自動化水平，促使軌跡的精準度以及焊縫的質(zhì)量的提升。

（3）塔吊升降機焊接工作站。塔吊升降機焊接工作站的主要任務是塔吊升降機總成以及分總成焊接的操作。與上述兩個工作站的建設不同，塔吊升降機焊接工作站的機器人主要采用了一字型的布局，并且在焊接工位處設置的自動化卸料車，極大地提高了塔吊升降機焊接生產(chǎn)中的自動化水平。在實際操作過程中，考慮到塔吊升降機自身質(zhì)量較大，裝卸困難，因此直接將自動化卸料車設置在工作站內(nèi)，如此一來，不僅能夠節(jié)約卸料時間，還能夠有效避免來回運輸機械所耗費的資源，有效地提高了塔吊升降機焊接工作站的自動化生產(chǎn)水平。

4 結語

綜上所述，隨著我國科技以及經(jīng)濟水平的不斷飛升，機器人已經(jīng)在工業(yè)領域得到了較為廣泛的應用，并以其較高的操作精度得到行業(yè)的認可。在工業(yè)發(fā)展方面，工業(yè)化機器人既提高了工業(yè)效率，又節(jié)省了工業(yè)材料與成本。本文通過對汽車后橋焊接工作站、工程機械焊接工作站以及塔吊升降機焊接工作站中機器人的應用，分析了機器人應用的優(yōu)點和缺點。隨著我國機器人研發(fā)水平的進一步提升，對操作精度要求較高且人工操作危險系數(shù)較高的工業(yè)環(huán)節(jié)，將逐步采用機器人操作，進一步提升我國工業(yè)發(fā)展質(zhì)量以及自動化水平。

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