摘要：科学技术的发展推动了机器人在工业生产中的应用范围的扩大，现阶段机器人技术已经得到了良好的发展。焊接机器人的应用不仅大幅度的提高了焊接生产的效率，还提高了焊接制造的质量，是未来焊接生产的发展方向。本文首先对焊接机器人应用的重要意义进行分析，然后就现阶段焊接机器人技术的研究现状和未来的发展趋势进行探讨，以期为焊接机器人技术的发展提供参考。
关键词：焊接机器人；研究现状；发展趋势
焊接作为工业生产中最为重要的阶段，其焊接质量和工艺水平对工业生产产品的质量起着决定性的作用，随着社会的发展工业生产对焊接质量的要求进一步提高，这也就促成了焊接机器人技术的产生和应用。焊接机器人的应用取代了人工劳动，有效避免了焊接过程中弧光、烟尘对焊接工人造成的影响，还进一步提高了焊接生产的效率和质量，已成为焊接生产未来的发展方向。自从美国1959年制造出世界上第一台机器人开始，到现在智能化机器人技术的应用，焊接机器人技术经历了三个阶段：第一各阶段的机器人为示教再现型机器人，这类机器人不能够向外界反馈信息，自身的可适应性较差；第二个阶段的机器人为离线编程机器人，这类机器人可以通过传感器对工作状态进行调整，适应性较强；第三个阶段的机器人为智能机器人，其不仅具有感知外界环境的能力还能够进行自行编程、决策，完成复杂任务、可适应性强的机器人。[1]焊接机器人的应用实现了焊接生产的自动化，其已逐渐成为衡量一个国家焊接自动化水平的主要标志。
一、焊接机器人应用重要意义
焊接机器人是随着工业生产水平而发展起来的，其在焊接生产中的应用具有重要的意义，主要体现在以下几方面：①提高了焊接生产的质量，焊接生产中焊接电压、电流、焊接速度等因素以及人工操作对焊接生产的质量起着决定性的作用，焊接机器人的应用有效的降低了认为因素对焊接质量造成的影响，且能够更好的控制焊接的电压、电流、速度，使其保持一致性，从而保证焊接的质量。②提高了生产效率，机器人焊接的速度较人工焊接更快，且其可以24h不停的持续性工作，大大提高了焊接生产的效率。[2]③改善了劳动条件，人工焊接需要面对恶劣的焊接环境，会对焊接工人的身体造成损害，但是焊接机器人的应用使工人只需完成工件的装卸，明显改善了工作的环境，且避免高强度体力劳动。此外焊接机器人的应用有效的缩短了工业产品的生产周期，促进工业产品不断的更新换代。
二、焊接机器人技术的研究现状
焊接机器人技术发展至今，得到了不断的改进和完善，就目前来看，国内外对焊接机器人技术的研究主要集中在以下几方面：
（一）焊缝跟踪技术
焊缝跟踪技术主要是研究焊接机器人能够根据实际焊接条件的变化对焊缝进行实时的跟踪检测，根据实际焊缝与设计之间的偏差对焊接路径和焊接参数进行调整，以保证焊接的质量。现阶段焊缝跟踪技术主要以传感器技术和控制理论为研究方向，其中传感技术主要以研究电弧传感器和光传感器这两类智能传感器为主，电弧传感器主要是从焊接电弧获取焊缝偏差的信息，光传感器则是依靠视觉传感器和计算机实现焊缝偏差的分析，可显著提高焊接机器人的适应能力。焊缝跟踪控制理论则是运用现代先进的控制理论支持焊缝跟踪技术，提高焊缝跟踪技术的可靠性，现在常用的理论主要有神经网络、模糊控制等理论。
（二）离线编程与路径规划技术
机器人离线编程系统主要是指利用编程语言通过计算机技术和图形学知识创造虚拟的机器人和工作环境，在不使用机器人进行工作的情况下对运动轨迹进行规划，以便产生更加完善的机器人程序。随着科学技术的进步，焊接机器人的全自动编程将是未来发展的趋势，虽然现阶段还暂时无法实现，但是对于这方面的研究不断增加。
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（三）多机器人协调控制技术
多机器人协调控制主要研究的内容是通过控制系统实现多个焊接机器人之间的协调工作，使其可以完成某一项任务。多机器人协调控制技术可以实现多个机器人之间的合作、协调，不仅可以使单个机器人完成相应的焊接操作，还可以其他机器人相联合完成一系列的焊接要求，这就需要建立一个合理的多智能控制系统。此外如何使机器人与外周设备进行有效的合作也是协调控制技术的研究方向。
（四）专用弧焊电源
焊接机器人技术的研究除了控制技术、系统设计等机器人本体的研究还需要对机器人使用的弧焊电源进行充分的研究。近年来对弧焊电源的研究从常用的电源到基于单片机的晶体管式弧焊电源，再到带有专家系统的焊接电源（MIG/MAG），弧焊电源已经得到快速地更新。现阶段，弧焊电源主要朝着数字化方向发展，是焊接中焊机的工作信息以数字的形式显示出来，能够保证焊接参数的稳定，避免外界的干扰，而且更易调节，提高了焊接加工的质量。
（五）仿真技术
仿真技术主要研究的是在焊接机器人设计的过程中通过采用机器人学理论、计算机图形技术、CAD技术等在计算机中形成几何图形，将机器人工作构件的运动、运动学分解、碰撞干涉等通过动画的形式显示、模拟，以更好的解决机器人设计中出现的技术问题。
（六）机器人用焊接工艺方法
目前世界上应用较多的焊接技术主要是气体保护焊，主要包括富氩混合气体保护焊和融化极氩弧焊等两组类型，此外还有应用较为广泛的钨极氩气保护焊。部分科技比较先进的国家则采用热丝TIG焊、热丝等离子以及TIME焊等方法，这些工方法不仅能够保证优良的焊接接头，还大幅度提高了焊接的速度和熔敷效率。[3]
三、焊接机器人技术的发展趋势
（一）虚拟现实
虚拟现实技术是一种将显示技术、传感技术和3D图形学技术结合在一起，实现对事件现实性从空间和时间进行分解和重组的技术，可以通多媒体技术、临场传感、虚拟现实等与机器人进行交互联系，做到对机器人的虚拟遥控。
（二）多传感器信息智能融合技术
应用于焊接机器人中的传感器种类和数量在不断的增加，仅仅依靠单一的传感器无法保证信息的准确性也不利于系统进行决策，因此有效的利用多种传感器的信息，对其进行整合、处理，获得更加准确的环境信息，可以进一步提高焊机机器人系统的容错性，保证焊接信息处理的快速性和准确性，确保焊接操作的质量。
（三）多智能焊接机器人系统
多智能机器人系统（MARS）是在单体智能机器人基础上发展而来的新型智能技术，该系统可以实现多台机器人的协调运转，共同完成与之相关联的工作和任务，实现共同的目标。[4]在进行系统设计的时候应该以各个机器人的控制要求，按照功能、时间等的不同划分为多个具有自主决策能力的智能体，且各智能体之间可以相互通信，彼此协调，共同完成复杂系统的控制任务。
（四）智能化控制技术
智能控制理论在单独运用的过程中会由于自身的因造成一些的缺陷，如拓扑结构、训练样本数等，因此如何将模糊控制理论和神经网络理论结合在一起，实现两者的互补，提高控制技术的精度，才能充分发挥焊接机器人智能控制的功能。
焊接机器人的应用对于促进工业生产具有重要的作用，焊接机器人技术发展至今已逐步完善，但是新技术的应用、开发以及机器人智能化控制等方面还需要进一步的加深，以更好的发挥焊接机器人的优势。
参考文献：
[1]吕超荣.焊接机器人技术现状与发展趋势的研究[J].办公自动化，2015，01：52-53+51.
[2]董云菊.焊接机器人技术的应用研究与发展[J].山东工业技术，2015，07：2.
[3]王恩浩.焊接机器人技术现状与发展趋势[J].中国高新技术企业，2014，17：3-4.
[4]张文明，刘占起，李子木.焊接机器人技术发展现状与趋势[J].现代焊接，2016，02：2-4.
论文作者:程元刚
论文发表刊物:《基层建设》2016年12期
论文发表时间:2016/10/20
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