焊接机器人现状及发展趋势探究

焊接机器人现状及发展趋势探究

燕帅

江苏厚泽重工有限公司  江苏 徐州  221011

摘要：在现阶段的工业生产实践过程中，焊接机器人已经得到了普遍的推广运用。焊接机器人由于具备自动化与智能化的焊接操作特征，因此能够有效取代人工焊接操作的传统工艺方法。近些年以来，焊接机器人的系统组成结构正在趋向于日益获得完善，焊接机器人在工业领域的实践运用范围也得到了明显的扩大。因此，本文探讨了焊接机器人在当前时期阶段的技术发展总体状况，探究焊接机器人的工艺技术未来发展趋势。

关键词：焊接机器人；实践运用现状；技术发展趋势

焊接工序构成了工业生产必不可少的工序组成部分，焊接工序的操作实施过程表现为人身伤害风险较高的特征。并且，人工进行零部件的焊接操作处理还会导致产生较多的人力资源成本以及生产时间成本，不利于促进工业企业获得最大化的经济效益。由此能够判断得出，焊接机器人在目前的企业焊接生产操作过程中需要得到更大范围的普及运用，切实控制焊接操作的人工实施成本，促进企业达到更高层次的经济效益利润目标。

一、焊接机器人的基本组成结构

对于焊接机器人而言，目前机器人的基本系统组成结构应当包含机器人的控制柜、本体结构、焊接系统、示教器、传感监测系统、辅助焊接设备、自动化的综合控制处理系统等。焊接机器人的核心设备部件主要集中在机器人的本体结构中，重点包含示教器与控制柜等，焊接系统可以划分为焊枪焊钳、焊接电源、供气机构与送丝机构，辅助焊接设备主要为焊接工装夹具以及自动化的移动控制系统。

此外，系统外部的自动传感监测装置能够重点针对于电弧焊的焊缝缺陷、空间环境数据等进行实时性的采集反馈，有效确保了焊接操作全面实施中的系统电压变化波动状况能得到完整的监测[1]。自动化的视觉传感器可以接收实时性的外部环境传输数据，然后将现有的焊接监测数据反馈给综合性的自动控制处理系统。在此前提下，具有综合控制处理功能的机器人系统就会协调控制现有的机器人运行状况，确保经过传感器采集获得的各项数据信息都能得到完整的反馈。

图为焊接机器人

二、焊接机器人的技术运用实施现状

（一）焊接操作编程较为复杂

仿真编程操作属于非常关键的实践技术运用要点，但是目前现有的焊接自动化编程操作步骤仍然存在复杂性，因此导致形成了焊接编程中的较多时间成本。编程技术人员在模拟仿真的智能化编程软件辅助下，应当能够获得精准程度较高的编程处理结果[2]。但是实际上，运用示教编程方式来进行程序建立的技术手段通常都会涉及到焊接参数的反复调试操作，尤其是在编写焊缝处理以及坡口角度变换等重要程序的环节中。由此可见，存在复杂性的焊接系统参数调试过程不仅会导致焊接机器人的更新速度减缓，同时还会削弱焊接机器人的制造企业综合竞争能力。

下表为焊接机器人近些年来的市场销量对比数据结果：

表1 焊接机器人在国内的市场销量统计结果

（二）焊接零部件存在价格高昂缺陷

焊接机器人必须要由各种不同规格的零部件组合形成，市场中现有的焊接机器人各个部位组成部件普遍表现为高昂的市场采购价格，进而导致了依靠域外进口获得的机器人核心部件无法获得大规模的推广运用。例如针对于伺服电机、机器人的减速器、控制系统与伺服驱动装置而言，目前现有的上述各个种类焊接组成部件普遍存在较高的市场价格定位。焊接机器人的核心组件如果不慎被操作人员损坏，那么修复机器人的核心组件将会导致产生更加昂贵的费用。因此，国内制造与生产焊接机器人的多数企业都会受到生产规模的局限性，购买焊接机器人的工业生产制造企业也会面临投入较多成本的难题。

（三）焊接自动操作速度亟待提升

焊接机器人最为显著的实践优势就在于焊接自动操作的频率速度较快，但是如果涉及到复杂程度较高的焊接操作步骤，则会比较容易造成焊接点位寻找的时间过长，无法保证达到理想的操作速度效果。焊接机器人在经过较长的持续运行时间以后，通常应当全面实施拆卸以及清理喷嘴焊枪等操作过程。焊接机器人在焊接点位以及清枪站之间存在往返时间的消耗，因此整体上存在比较缓慢的机械运行频率速度缺陷。

三、焊接机器人的未来技术发展趋势

（一）传感监测技术

工业焊接机器人的未来技术发展总体趋势就是达到优质、稳定与高效的焊接操作实施效果，那么客观上决定了现有的焊接机器人各个工序步骤流程都要得到综合性的改进。自动化的传感监测模块应当连接于机器人的指定位置，以便于机器人在任何时间段达到准确判断焊接操作进度的效果。除此以外，自动传感技术应当普遍运用于检测焊接操作的空间环境参数，其中重点应当体现在判断高温因素、焊接弧光因素、电磁场因素、异常振动与烟尘粉末等干扰。

（二）弧焊电源技术

在未来的技术发展演变趋势下，自动化的弧焊电源应当能够被全面适用于焊接机器人。焊接机器人在全数字化的弧焊电源系统作为支撑基础上，应当能够确保实现稳定与良好的焊接操作质量。近些年以来，弧焊电源的适用领域范围正在趋向于不断实现扩大。企业技术人员在自动调节控制弧焊电源的过程中，明显节约了焊接机器人的运行控制成本。焊接机器人应当能够自主识别与检测现有的焊接熔池变化状况，通过实施全方位的动态检测技术方法来进行必要的焊接控制调节。

（三）自动化的焊缝跟踪识别技术

零件焊缝的缺陷具有较为隐蔽的特征，企业技术人员如果仅仅运用人工查找的技术手段来检测零件焊缝，那么通常都会遗漏焊缝缺陷。与之相比，依靠焊接机器人来判断检测零部件焊缝的实践做法可以确保达到更好的技术运用效益。近些年以来，焊接机器人针对于隐蔽程度较高的焊缝缺陷能够做到准确加以辨别，因此有助于工业生产企业合理节约焊接返工处理的资源[3]。目前对于焊接机器人应当配置自动化的传感识别装置，从而达到了自动识别零件各个位置焊缝的目的，促进了企业焊接生产的操作效率提升。

例如，目前已经有很多学者正在尝试研究探索CCD的自动传感器焊接控制技术。CCD的焊接机器人自动传感装置对于清晰的焊缝影像数据能进行准确的全面获取，有效融合了神经网络系统、模糊控制处理方法以及跟踪识别等常用的焊接工艺技术手段。自动化的机器人智能传感设备应当达到良好的自学习性与自适应性，充分依靠于模糊控制的智能技术方法来节约焊缝处理资源。

结束语：

经过分析可见，焊接机器人本身具有操作使用快捷、焊接工序质量提升、焊接全过程监测控制等重要实践优势，那么决定了焊接机器人应当在工业生产的实践开展过程中得到全方位的采用。但是目前从总体角度来讲，焊接机器人的工艺技术实践运用状况仍然表现为复杂性，其中关键的工艺技术运用难题集中于市场价格昂贵、焊接自动操作的速度亟待提升、焊接编程操作较为繁琐等。为了在根本上促进实现转变，那么目前关键性的完善改进路径应当在于引进传感自动监测等工艺技术方法，准确判断焊缝等各种常见的焊接质量缺陷。

参考文献：

[1]朱志民,方孝钟,周勇.工业机器人在轨道交通制造中的应用现状及发展趋势[J].金属加工(热加工),2021(01):7-12.

[2]王彩凤,丁志远,雷宁宁.焊接机器人在工程机械行业的应用现状及发展趋势[J].金属加工(热加工),2020(06):3-6.

[3]霍厚志,张号,杜启恒.我国焊接机器人应用现状与技术发展趋势[J].焊管,2019,40(02):36-42+45.