焊接机器人研究现状

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1、焊接机器人研究现状t商要介绍了焊接机器人应用意义和应用状况，分析了我国烊接机器人应用方面的不足，从烊缝跟踪技术、专用弧焊电源技术、系统仿真技木、机器人用焊接工艺方法等方面阐述了焊接机器人的研究现状，探讨分析了焊接机器人的发展趋势，指出视觉控制技木、模糊控制技米、神经网络控制以及嵌入式控制技禾将是焊接机器人智能化技术发展的主要方向，并展望了机器人应用和发展前景。关键词焊接机器人、智能控制、传感技禾()引言焊接是一种利用加热或加压的方式将被焊金属或其他热塑性材料连接到一起的方式，已经有了几百年的历史。但是直到20世纪方出现了半自动焊接模式，如埋弧焊、电渣焊等，在这之前工人一直是奋战在施工的第

2、一线。随着自动化技术的发展日新月异，完全自动化的机器人出现了，自1959年美国推出世界上第一台Unimate型机器人以来，工业机器人的数量在世界范围A不断增加，其屮有半数以上为焊接机器人。自此，人类终于可以从恶劣的焊接环境中走出来，用机器人代替手工，实现高质量的焊接m。1焊接机器人应用的重要意义(1)穂定和提高焊接质量，保证其均一性。焊接参数如焊接电流、电压、焊接速度和干仲长量等对焊接结果有着决定作用。采用机器人焊接时，每条焊缝的焊接参数都是恒定的，焊缝质量受人为因素影响较小，降低了对工人操作技术的要求，因此焊接质量稳定。而人工焊接吋，焊接速度、干伸长量等都是变化的，很难做到质量的均一性

3、。(2)改善了劳动条件。采用机器人焊接，工人只耑要装卸工件，远离了焊接弧光、烟雾和飞溅等。对于点焊来说，工人无需搬运笨重的手工焊钳，使工人从高强度的体力劳动中解脱出来。(3)提高劳动生产率。机器人可24h连续生产。随着高速高效焊接技术的应用，采用机器人焊接，效率提高得更为明显。(4)产品周期明确，容易控制产品产量。机器人的生产节拍是固定的，因此安排生产计划非常明确。(5)缩短产品改型换代的周期，减小相应的设备投资。可实现小批产品的焊接自动化。机器人与专机的最大区别就是可以通过修改程序以适应不同工件的生产。2国IA)外焊接机器人技术研宄现状从H前国内外对焊接机器人技术研宄來看，焊接机器人技

4、术研究主要集中在焊缝跟踪技术、多台焊接机器人及外闱设备的协调控制技术、机器人专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术与机器人用焊接工艺方法5个方面12_5］。2.1焊缝跟踪技术的研究在弧焊机器人施焊过程中，如果焊按条件基本稳定，或者弧焊机器人的工作条件比较适宜，那么机器人一般能够保证焊接质量。但是，由于焊接环境等各种因素的影响，实际的焊接条件经常发生变化。例如：由于强烈的弧光辐射、高温、烟尘、飞溅、坡口状况、加工误差、夹具装夹精度、表面状态和工件热变形等这些焊接屮经常出现的情况，往往会使焊炬偏离焊缝，从而造成焊接质量下降甚至失败。焊接条件的这种变化要求弧焊机器人能够实时检测出焊缝的偏差，

5、并调整焊接路径和焊接参数，保证焊接质量的可靠性。力丫使得机器人在焊接过程中能实时地检测出焊缝的实际位置，开始了弧焊机器人焊缝跟踪技术的研究。弧焊机器人焊缝跟踪技术的研究又以传感器技术与控制理论方法为主。2.1.1传感器技术基本传感器仅是一个信号变换元件，近年来随着智能化技术的出现，也就出现了内部具有对信号进行特定处理的传感器，即智能传感器。在弧焊机器人传感技术的研宄屮，电弧传感器和光学传感器A有突山地位。电弧传感器是从焊接电弧自身直接提取焊缝位罝偏差信号，实时性好，不需要在焊枪上附加任何装置，焊枪运动的灵活性和可达性最好，尤其符合焊接过程低成本自动化的要求。电弧传感的基本原理是利用焊炬与

6、工件距离的变化而引起的焊接参数变化，来探测焊炬高度和左右偏差。电弧传感器一般分为三类：并列双丝电弧传感器、摆动电弧传感器、旋转式扫描电弧传感器。其屮旋转电弧传感器比前两者的偏差检测灵敏度高，提高了控制性能，得到国A外焊接学者以及相关技术人员的广泛关注。光学传感器的种类很多，主要包括红外、光电、激光、视觉、光谱和光纤式。在多种光学传感器的研究中以视觉传感器最引人注目，由于视觉传感器所获得的信息量大，结合计算机视觉和图像处理的最新技术，可增强弧焊机器人的外部适应能力。2.1.2焊缝跟踪控制理论与方法近代由于模糊数学和祌经网络的出现，并将其应用到焊接这一SZ杂的非线性系统中，使得焊缝跟踪进入一

7、个崭新的时代n——智能焊缝跟踪吋代。模糊控制是智能控制的较早形式，它吸収Y人的思维具有模糊性的特点，使用模糊数学中的隶属函数、模糊关系、模糊推理和决策等工具得出控制动作。由于焊接机器人系统具有非线性和时变特点，难以用精确的数学模型进行描述，因而用传统的控制方法难以实现最佳控制。而模糊控制具有自适应和鲁棒性等特点，它为机器人焊接控制提供了一个极好的控制方法。将模糊控制理论和实际焊接过程相结合，发展成为专用焊接控制器，进一步发展成为了通