智能制造与机器人焊接技术的集成与应用研究

易武

摘要：焊接技术是制造业中占有非常重要地位的工艺技术之一，其被广泛应用于航天、船舶、家电、汽车等制造业领域。传统的焊接技术会产生有害气体，对工人的身体造成一定伤害，并且传统焊接工作强度大，很难保证焊接的质量。随着传统焊接技术暴露的问题越来越多以及互联网科技的飞速发展，焊接技术的智能化也越来越受到人们的关注。近年来，机器人焊接技术的应用越来越广泛，其不仅能够提高焊接的生产效率，同时也能改善施工人员的工作环境，降低了施工人员的工作强度。因此，实现焊接技术的数字化、自动化与智能化成为了制造行业的迫切需求，而推动机器人焊接技术向智能化方向发展，则有利于我国制造业更上一层台阶。

关键词：机器人焊接;智能制造;焊接技术

一、智能制造与机器人焊接技术的概述

智能制造是利用信息技术，以智能化工厂为载体，将智能制造技术贯穿各个环节，如设计、生产、管理、售后等各个环节，利用智能互联网作为基础支撑，实现端到端的数据流传输，这不仅能缩短产品的研发周期，同时，还可以降低生产成本，提高生产的效率以及产品的质量。

机器人焊接是将机器人技术与自动化技术相结合，在焊接工作之时，通过围栏、吸尘设施等保证施工人员的人身安全。因此，机器人焊接技术是解放了施工人员的双手，提高了焊接的工作效率。同时，为了保证焊接技术的质量，在配套装置中，集成了灵敏度高、抗干扰能力强的焊接跟踪等传感器，通过传感器，将需要焊接的图像传输给计算机，通过计算分析和数据分析，找到需要焊接的焊缝位置。由此可以看出，机器人焊接技术更加的安全可靠，利用计算机集成技术使其能够自动化控制，从而实现机器人焊接的自主化和智能化。

目前，接机器人在生产制造领域已经发挥了相当重要的作用，大大地提高了产品的质量和产品生产的效率。根据IFR数据显示：2019年全球机器人保有量为272.2万台，其中用于焊接共有64万台;全球机器人装机量为37.3万台，其中用于焊接的共有7.5万台。可以说，工业制造领域依托焊接机器人实现新的飞跃已经成为必然。

二、智能机器人焊接技术的特点及具体运用

早期的机器人焊接主要采用“示教再现”型运动方式，这种机器人将焊接技术存储记忆，能够机械的重复“示教”动作。但是，这样的机器人很难适应外部因素的变化，为了降低智能机器人在焊接过程中受不确定因素的影响，不仅需要机器人实现焊缝的自动跟踪，而且还要实现焊接参数的实时调整。在未来这就需要机器人焊接路径的自主化编程，根据焊接的外部环境以及焊接的实际情况，能自动识别焊缝，并且自主的进行路径的选择与规划。

（一）机器人焊接技术的精细化控制

与传统焊接技术不同的是，机器人焊接技术更加的稳定和安全。为了加强适应机器人焊接的新工艺开发，要充分发挥机器人动作稳定以及可控的优势，不断改进、创新焊接技术，进一步提高焊接技术的质量以及效率。机器人焊接是将多种传感器、监测装备、自动化设备以及电子计算机等相结合，从多角度获取焊接的基本信息，从而实现焊接技术的精细化控制。将智能机器人焊接技术朝着精细化方向发展，先进的焊接技术是机器人焊接的灵魂，只有不断的推动高质量、精细化控制的技术，才能将智能机器人焊接技术向纵深推进。右图为某船舶大型结构件智能焊接工位。

（二）人工智能焊接技术的协作方式

“多机器人协作”模式是近年来提出的概念，意思是将多个制造焊接工艺相融合，一体化高效融合制造，制造装备采用多个开发智能机器人协作，制造出高端的系统装备，将关键的技术任务分解，再由多个机器人协作完成，这种协作方式，能够加快工艺生产的效率。另外一种是“人机协作”模式，在焊接过程中，以人为主导，机器人按照人的意志完成焊接动作，这种协作方式通过视觉传感器和图像实时传输等技术，利用通信技术将图像传入计算机，模拟真实的焊接操作感，由人控制机器人进行焊接，这种情况一般出现在例如：深空探测、深海、核辐射等地。

（三）机器人焊接的网络化和数字化

机器人焊接运用驱动控制器高速响应，操作系统拥有强大的核心大数据处理中心，可以实现数字化计算，充分利用合理的算法处理获取的焊接信息，使得机器人能在复杂的场地自动调整状态，实现自动匹配焊接参数的功能。同时，利用网络通信技术，将信息进行一体化管理，实现远程的监控、诊断和检修，使得机器人焊接技术更加方便，从而实现焊接的高质量和焊接的高效率。

三、智能机器人焊接技术的发展趋势

随着通信技术以及传感器技术的不断发展，未来智能机器人焊接技术将配置更多的传感器来感知焊接的外部环境，使得焊接过程中的视觉效果更加真实。同时，人工智能強大的学习和信息处理能力使得其能够不需要人为的干预而进行自我工作状态调整并完成一些复杂的焊接工作，这就使机器人焊接越来越智能化。

而随着工业互联网的进一步发展，未来智能焊接机器人与工业互联网的联系也将更加紧密，其能够从工业互联网中获取更多的物联数据资料，进而通过自我学习来具备更多条件与场景下的焊接能力，处理好更复杂工况下的焊接问题。

总结与展望

随着我国制造业的不断发展，机器人焊接技术是现代化工业发展的必然趋势。面对层出不穷的新技术和新要求，机器人焊接技术要站在新的起点上，不断改进与创新焊接技术，将智能化与自动化应用于机器人焊接之中，保证焊接技术的时效性以及高准确性，从而满足工业化生产的需要。

参考文献：

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