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從工業(yè)1.0時(shí)代發(fā)展到工業(yè)4.0時(shí)代，科技在飛速進(jìn)步。在焊接領(lǐng)域，越來(lái)越多的工業(yè)機(jī)器人被應(yīng)用到各個(gè)場(chǎng)景之中，在機(jī)器換人的大趨勢(shì)下，焊接工作也慢慢的由手動(dòng)變?yōu)樽詣?dòng)。機(jī)器人焊接工作也從開(kāi)始的“盲焊”發(fā)展到如今裝配傳感器實(shí)現(xiàn)智能化焊接，今天，小編和大家一起聊一聊焊接機(jī)器人的應(yīng)用與發(fā)展。
焊接機(jī)器人的發(fā)展歷程
機(jī)器人的應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了三個(gè)階段：
第一代是示教再現(xiàn)型機(jī)器人。這類機(jī)器人操作簡(jiǎn)單，不具備外界信息的反饋能力，難以適應(yīng)工作環(huán)境的變化，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用受到很大限制。?
第二代是具有感知能力的機(jī)器人。這類機(jī)器人對(duì)外界環(huán)境有一定的感知能力，具備如聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、觸覺(jué)等功能，工作時(shí)借助傳感器獲得的信息，靈活調(diào)整工作狀態(tài)，保證在適應(yīng)環(huán)境的情況下完成工作。?
第三代是智能型機(jī)器人。這類機(jī)器人不但具有感覺(jué)能力，而且具有獨(dú)立判斷、行動(dòng)、記憶、推理和決策的能力，能適應(yīng)外部對(duì)象、環(huán)境協(xié)調(diào)地工作，能完成更加復(fù)雜的動(dòng)作，智能機(jī)器人還具備故障自我診斷及修復(fù)能力。?
焊接機(jī)器人就是在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域代替焊工從事焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人。早期的焊接機(jī)器人缺乏“柔性”，焊接路徑和焊接參數(shù)須根據(jù)實(shí)際作業(yè)條件預(yù)先設(shè)置，工作時(shí)存在明顯的缺點(diǎn)。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、人工智能技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人也由單一的單機(jī)示教再現(xiàn)型向以智能化為核心的多傳感、智能化的柔性加工單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。
焊接機(jī)器人國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)現(xiàn)狀
焊接機(jī)器人具有焊接質(zhì)量穩(wěn)定、改善工人勞動(dòng)條件、提高勞動(dòng)生產(chǎn)率等特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、工程機(jī)械、通用機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)和兵器工業(yè)等行業(yè)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界在役的工業(yè)機(jī)器人中大約有三分之一用于各種形式的焊接加工領(lǐng)域。
國(guó)際機(jī)器人聯(lián)合會(huì)（IFR）數(shù)據(jù)顯示，2018年全球工業(yè)機(jī)器人安裝量為38.4萬(wàn)臺(tái)，其中，中國(guó)地區(qū)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)快速增長(zhǎng)，2018年工業(yè)機(jī)器人安裝量達(dá)13.32萬(wàn)臺(tái)，約占全球總和的34.7%，中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的工業(yè)機(jī)器人市場(chǎng)。
在我國(guó)，焊接機(jī)器人市場(chǎng)迎來(lái)了難得的發(fā)展機(jī)遇。一方面，隨著技術(shù)的發(fā)展，焊接機(jī)器人的價(jià)格不斷下降，性能不斷提升；另一方面，勞動(dòng)力成本不斷上升，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，由制造大國(guó)向制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)，需要提升加工手段，提高產(chǎn)品質(zhì)量和增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，這一切預(yù)示著機(jī)器人應(yīng)用及發(fā)展前景空間巨大。?
焊接機(jī)器人的應(yīng)用
眾所周知，焊接加工一方面要求焊工要有熟練的操作技能、豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)、穩(wěn)定的焊接水平；另一方面，焊接又是一種勞動(dòng)條件差、煙塵多、熱輻射大、危險(xiǎn)性高的工作。
工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)使人們自然而然首先想到用它代替人的手工焊接，減輕焊工的勞動(dòng)強(qiáng)度，同時(shí)也可以保證焊接質(zhì)量和提高焊接效率。然而，焊接又與其它工業(yè)加工過(guò)程不一樣，比如，電弧焊過(guò)程中，被焊工件由于局部加熱熔化和冷卻產(chǎn)生變形，焊縫的軌跡會(huì)因此而發(fā)生變化。手工焊時(shí)有經(jīng)驗(yàn)的焊工可以根據(jù)眼睛所觀察到的實(shí)際焊縫位置適時(shí)地調(diào)整焊槍的位置、姿態(tài)和行走的速度，以適應(yīng)焊縫軌跡的變化。然而機(jī)器人要適應(yīng)這種變化，必須首先像人一樣要“看”到這種變化，然后采取相應(yīng)的措施調(diào)整焊槍的位置和狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)焊縫的實(shí)時(shí)跟蹤。
由于電弧焊接過(guò)程中有強(qiáng)烈弧光、電弧噪音、煙塵、熔滴過(guò)渡不穩(wěn)定引起的焊絲短路、大電流強(qiáng)磁場(chǎng)等復(fù)雜的環(huán)境因素的存在，機(jī)器人要檢測(cè)和識(shí)別焊縫所需要的信號(hào)特征的提取并不像工業(yè)制造中其它加工過(guò)程的檢測(cè)那么容易，因此，焊接機(jī)器人的應(yīng)用并不是一開(kāi)始就用于電弧焊過(guò)程的。 實(shí)際上，工業(yè)機(jī)器人在焊接領(lǐng)域的應(yīng)用最早是從汽車(chē)裝配生產(chǎn)線上的電阻點(diǎn)焊開(kāi)始的。原因在于電阻點(diǎn)焊的過(guò)程相對(duì)比較簡(jiǎn)單，控制方便，且不需要焊縫軌跡跟蹤，對(duì)機(jī)器人的精度和重復(fù)精度的控制要求比較低。
傳感器技術(shù)的應(yīng)用
焊接環(huán)境受各種因素的影響，如：強(qiáng)弧光輻射、高溫、煙塵、飛濺、坡口狀況、加工誤差、夾具裝夾精度、表面狀態(tài)和工件熱變形等，實(shí)際焊接條件的變化往往會(huì)導(dǎo)致焊炬偏離焊縫，從而造成焊接質(zhì)量下降甚至失敗。
焊縫跟蹤技術(shù)的研究就是根據(jù)焊接條件的變化要求弧焊機(jī)器人能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)出焊縫的偏差，并調(diào)整焊接路徑和焊接參數(shù)，保證焊接質(zhì)量的可靠性。其中傳感技術(shù)的研究以電弧傳感器和光學(xué)傳感器為主。
電弧傳感器是從焊接電弧自身直接提取焊縫位置偏差信號(hào)，實(shí)時(shí)性好，焊槍運(yùn)動(dòng)靈活，符合焊接過(guò)程低成本自動(dòng)化的要求，適用于熔化極焊接場(chǎng)合。但電弧傳感器對(duì)工件坡口的要求較高，反應(yīng)速度慢，靈敏度較差，對(duì)于復(fù)雜的工件來(lái)說(shuō)，并不能滿足焊接要求。
光學(xué)傳感器的種類很多，其中激光以其高亮度、單色性、高方向性的特性和抗干擾能力，在光學(xué)傳感器應(yīng)用上備受青睞，光學(xué)傳感器的研究又以視覺(jué)傳感器為主，視覺(jué)傳感器所獲得的信息量大，靈敏度高，結(jié)合計(jì)算機(jī)視覺(jué)和圖像處理的最新技術(shù)，大大增強(qiáng)焊接機(jī)器人的外部適應(yīng)能力，激光跟蹤傳感具有優(yōu)越的性能，成為最有前途、發(fā)展最快的焊接傳感器。
焊接機(jī)器人的前景
隨著控制系統(tǒng)的性能進(jìn)一步提高，焊接機(jī)器人已由過(guò)去控制標(biāo)準(zhǔn)的6軸發(fā)展到現(xiàn)在能夠控制21軸甚至27軸的水平，并且實(shí)現(xiàn)了軟件伺服和全數(shù)字控制。同時(shí)以激光傳感器為代表的的傳感器系統(tǒng)的普及，實(shí)現(xiàn)了焊縫自動(dòng)跟蹤和自動(dòng)化生產(chǎn)線上物體的自動(dòng)定位以及精密裝配作業(yè)等，大大提高了機(jī)器人的作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。
相信未來(lái)伴隨計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、智能控制技術(shù)、人工智能理論以及工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)的不斷發(fā)展，焊接機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域還有很多亟待我們?nèi)フJ(rèn)真研究的問(wèn)題，特別是焊接機(jī)器人的視覺(jué)控制技術(shù)、模糊控制技術(shù)、智能化控制技術(shù)、嵌入式控制技術(shù)、虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)等方面將是未來(lái)研究的主要方向。