智能制造與機(jī)器人焊接技術(shù)的集成與應(yīng)用研究

易武

摘要：焊接技術(shù)是制造業(yè)中占有非常重要地位的工藝技術(shù)之一，其被廣泛應(yīng)用于航天、船舶、家電、汽車等制造業(yè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的焊接技術(shù)會(huì)產(chǎn)生有害氣體，對工人的身體造成一定傷害，并且傳統(tǒng)焊接工作強(qiáng)度大，很難保證焊接的質(zhì)量。隨著傳統(tǒng)焊接技術(shù)暴露的問題越來越多以及互聯(lián)網(wǎng)科技的飛速發(fā)展，焊接技術(shù)的智能化也越來越受到人們的關(guān)注。近年來，機(jī)器人焊接技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，其不僅能夠提高焊接的生產(chǎn)效率，同時(shí)也能改善施工人員的工作環(huán)境，降低了施工人員的工作強(qiáng)度。因此，實(shí)現(xiàn)焊接技術(shù)的數(shù)字化、自動(dòng)化與智能化成為了制造行業(yè)的迫切需求，而推動(dòng)機(jī)器人焊接技術(shù)向智能化方向發(fā)展，則有利于我國制造業(yè)更上一層臺階。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人焊接;智能制造;焊接技術(shù)

一、智能制造與機(jī)器人焊接技術(shù)的概述

智能制造是利用信息技術(shù)，以智能化工廠為載體，將智能制造技術(shù)貫穿各個(gè)環(huán)節(jié)，如設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、售后等各個(gè)環(huán)節(jié)，利用智能互聯(lián)網(wǎng)作為基礎(chǔ)支撐，實(shí)現(xiàn)端到端的數(shù)據(jù)流傳輸，這不僅能縮短產(chǎn)品的研發(fā)周期，同時(shí)，還可以降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)的效率以及產(chǎn)品的質(zhì)量。

機(jī)器人焊接是將機(jī)器人技術(shù)與自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，在焊接工作之時(shí)，通過圍欄、吸塵設(shè)施等保證施工人員的人身安全。因此，機(jī)器人焊接技術(shù)是解放了施工人員的雙手，提高了焊接的工作效率。同時(shí)，為了保證焊接技術(shù)的質(zhì)量，在配套裝置中，集成了靈敏度高、抗干擾能力強(qiáng)的焊接跟蹤等傳感器，通過傳感器，將需要焊接的圖像傳輸給計(jì)算機(jī)，通過計(jì)算分析和數(shù)據(jù)分析，找到需要焊接的焊縫位置。由此可以看出，機(jī)器人焊接技術(shù)更加的安全可靠，利用計(jì)算機(jī)集成技術(shù)使其能夠自動(dòng)化控制，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人焊接的自主化和智能化。

目前，接機(jī)器人在生產(chǎn)制造領(lǐng)域已經(jīng)發(fā)揮了相當(dāng)重要的作用，大大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)品生產(chǎn)的效率。根據(jù)IFR數(shù)據(jù)顯示：2019年全球機(jī)器人保有量為272.2萬臺，其中用于焊接共有64萬臺;全球機(jī)器人裝機(jī)量為37.3萬臺，其中用于焊接的共有7.5萬臺?？梢哉f，工業(yè)制造領(lǐng)域依托焊接機(jī)器人實(shí)現(xiàn)新的飛躍已經(jīng)成為必然。

二、智能機(jī)器人焊接技術(shù)的特點(diǎn)及具體運(yùn)用

早期的機(jī)器人焊接主要采用“示教再現(xiàn)”型運(yùn)動(dòng)方式，這種機(jī)器人將焊接技術(shù)存儲記憶，能夠機(jī)械的重復(fù)“示教”動(dòng)作。但是，這樣的機(jī)器人很難適應(yīng)外部因素的變化，為了降低智能機(jī)器人在焊接過程中受不確定因素的影響，不僅需要機(jī)器人實(shí)現(xiàn)焊縫的自動(dòng)跟蹤，而且還要實(shí)現(xiàn)焊接參數(shù)的實(shí)時(shí)調(diào)整。在未來這就需要機(jī)器人焊接路徑的自主化編程，根據(jù)焊接的外部環(huán)境以及焊接的實(shí)際情況，能自動(dòng)識別焊縫，并且自主的進(jìn)行路徑的選擇與規(guī)劃。

（一）機(jī)器人焊接技術(shù)的精細(xì)化控制

與傳統(tǒng)焊接技術(shù)不同的是，機(jī)器人焊接技術(shù)更加的穩(wěn)定和安全。為了加強(qiáng)適應(yīng)機(jī)器人焊接的新工藝開發(fā)，要充分發(fā)揮機(jī)器人動(dòng)作穩(wěn)定以及可控的優(yōu)勢，不斷改進(jìn)、創(chuàng)新焊接技術(shù)，進(jìn)一步提高焊接技術(shù)的質(zhì)量以及效率。機(jī)器人焊接是將多種傳感器、監(jiān)測裝備、自動(dòng)化設(shè)備以及電子計(jì)算機(jī)等相結(jié)合，從多角度獲取焊接的基本信息，從而實(shí)現(xiàn)焊接技術(shù)的精細(xì)化控制。將智能機(jī)器人焊接技術(shù)朝著精細(xì)化方向發(fā)展，先進(jìn)的焊接技術(shù)是機(jī)器人焊接的靈魂，只有不斷的推動(dòng)高質(zhì)量、精細(xì)化控制的技術(shù)，才能將智能機(jī)器人焊接技術(shù)向縱深推進(jìn)。右圖為某船舶大型結(jié)構(gòu)件智能焊接工位。

（二）人工智能焊接技術(shù)的協(xié)作方式

“多機(jī)器人協(xié)作”模式是近年來提出的概念，意思是將多個(gè)制造焊接工藝相融合，一體化高效融合制造，制造裝備采用多個(gè)開發(fā)智能機(jī)器人協(xié)作，制造出高端的系統(tǒng)裝備，將關(guān)鍵的技術(shù)任務(wù)分解，再由多個(gè)機(jī)器人協(xié)作完成，這種協(xié)作方式，能夠加快工藝生產(chǎn)的效率。另外一種是“人機(jī)協(xié)作”模式，在焊接過程中，以人為主導(dǎo)，機(jī)器人按照人的意志完成焊接動(dòng)作，這種協(xié)作方式通過視覺傳感器和圖像實(shí)時(shí)傳輸?shù)燃夹g(shù)，利用通信技術(shù)將圖像傳入計(jì)算機(jī)，模擬真實(shí)的焊接操作感，由人控制機(jī)器人進(jìn)行焊接，這種情況一般出現(xiàn)在例如：深空探測、深海、核輻射等地。

（三）機(jī)器人焊接的網(wǎng)絡(luò)化和數(shù)字化

機(jī)器人焊接運(yùn)用驅(qū)動(dòng)控制器高速響應(yīng)，操作系統(tǒng)擁有強(qiáng)大的核心大數(shù)據(jù)處理中心，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化計(jì)算，充分利用合理的算法處理獲取的焊接信息，使得機(jī)器人能在復(fù)雜的場地自動(dòng)調(diào)整狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)匹配焊接參數(shù)的功能。同時(shí)，利用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)，將信息進(jìn)行一體化管理，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程的監(jiān)控、診斷和檢修，使得機(jī)器人焊接技術(shù)更加方便，從而實(shí)現(xiàn)焊接的高質(zhì)量和焊接的高效率。

三、智能機(jī)器人焊接技術(shù)的發(fā)展趨勢

隨著通信技術(shù)以及傳感器技術(shù)的不斷發(fā)展，未來智能機(jī)器人焊接技術(shù)將配置更多的傳感器來感知焊接的外部環(huán)境，使得焊接過程中的視覺效果更加真實(shí)。同時(shí)，人工智能強(qiáng)大的學(xué)習(xí)和信息處理能力使得其能夠不需要人為的干預(yù)而進(jìn)行自我工作狀態(tài)調(diào)整并完成一些復(fù)雜的焊接工作，這就使機(jī)器人焊接越來越智能化。

而隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，未來智能焊接機(jī)器人與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的聯(lián)系也將更加緊密，其能夠從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中獲取更多的物聯(lián)數(shù)據(jù)資料，進(jìn)而通過自我學(xué)習(xí)來具備更多條件與場景下的焊接能力，處理好更復(fù)雜工況下的焊接問題。

總結(jié)與展望

隨著我國制造業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)器人焊接技術(shù)是現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。面對層出不窮的新技術(shù)和新要求，機(jī)器人焊接技術(shù)要站在新的起點(diǎn)上，不斷改進(jìn)與創(chuàng)新焊接技術(shù)，將智能化與自動(dòng)化應(yīng)用于機(jī)器人焊接之中，保證焊接技術(shù)的時(shí)效性以及高準(zhǔn)確性，從而滿足工業(yè)化生產(chǎn)的需要。

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