1 前言（yán）

      焊接在製造工業中具有舉足輕重的作（zuò）用，它（tā）已（yǐ）經（jīng）越（yuè）來越廣泛地現（xiàn）代工業的各行各業中。自科技革命以來，科（kē）學技術正（zhèng）在日新（xīn）月（yuè）異地發展，而這自然離不開越來越多高質量的產品，這也（yě）就需要高效精準的焊接工作，而（ér）傳統手工焊接已然達不到要求，所以說焊接的自動化必不可少（shǎo）。眾所周（zhōu）知，第一台Unimate 型（xíng）機器人是在1959 年被製造出來的，自那以（yǐ）後，越來越多的工業機器人（rén）出現在世（shì）界各地的各行各（gè）業中，而其中一半左右的工業機器人為焊接機器人。從始至今，焊接機器人的發（fā）展經曆（lì）了三個階段：第（dì）一（yī）階段的焊接機器人是（shì）以示教再現方（fāng）式運行的；第二階段為可以（yǐ）通（tōng）過（guò）傳感（gǎn）器接收（shōu）信息的離線編程焊接機器人；第三階段為智能（néng）機器人，它（tā）是多傳感（gǎn）器的、且能夠自行編程以適應環（huán）境[1]。本文作者根據自身長期的工作經曆，對焊接機器人技（jì）術（shù）的現狀及發展趨勢進行以下探討（tǎo）。

      2焊接機器人（rén）技術（shù）研究現狀

      當前焊接機器人技術研究主要集中在以下四個方麵，以下將逐一進（jìn）行探討。

      2.1焊接（jiē）機器人用弧焊電源的研究

      電源之於電器（qì）相當於食物之於人（rén）類，所以說電源（yuán）對任何一種電器來說都是至關（guān）重要的，作為一種智能電器（qì），焊接機（jī）器（qì）人也不（bú）例外，它是否能夠保持高效率地工作，一（yī）個好的電源非常重要。因此，焊接機器人（rén）用弧焊電源的研究一直（zhí）是焊接機器（qì）人研究的重中之重。逆（nì）變電源與晶閘管電源是當前的（de）弧焊機器人通常使用的兩種電源。另外，由於全數字化焊機具有焊接參（cān）數波動小，不容易受溫度升高等因素的幹擾（rǎo），而且具有重複性較（jiào）高的優點，所（suǒ）以它（tā）將是弧焊機器（qì）人焊接（jiē）電源的一個重要的研究方向。[2]

      2.2 焊縫（féng）跟蹤技術（shù）的研究

      想要保證焊接的質量（liàng）和效率，焊接條件是否穩定是（shì）一個非常重要的因素。而我們都知道，絕（jué）對的穩定條件是不可能的，所以（yǐ）是否可以實時檢測出由於焊接條件波動（dòng）引（yǐn）起的焊縫（féng）偏差會直接影響（xiǎng）焊（hàn）接的質量，因此也就離不開（kāi）焊縫跟（gēn）蹤技術的支持。焊（hàn）縫跟蹤技術的研究主要以以下兩種技（jì）術為主[3]。首先，傳（chuán）感器技術。目前研究的比較多的有光學傳感器和電弧傳感器這兩種（zhǒng），其中前者又以視覺傳感器的研究比較密集，這（zhè）主要是因（yīn）為它可以獲得非常多的（de）信息並使用電腦視覺等前沿（yán）技術進行（háng）分析（xī）處理，由（yóu）此可以在很大程度上使得弧焊機器人（rén）更好地適應焊接環境。另外，後者中的旋轉電弧傳感器由於其在偏差檢測時比較靈敏而得到的關注度比較（jiào）高（gāo）。其（qí）次,焊（hàn）縫（féng）跟蹤控製（zhì）理論（lùn）與（yǔ）方法。模糊（hú）數學和神經網絡為焊縫跟蹤技術的研究取（qǔ）得突破提供了很好的（de）基礎。當前使用的通用型（xíng）焊接模糊控製器就是將由模糊數學（xué）中的一係列工具得到的模糊控製理論和實際焊接過程相結合而發展而來的。模糊（hú）控製雖然（rán）擁有比較優質的控製規則，但是其綜合定量知識的能力還不夠好。神（shén）經網絡控製是研究和利用人腦的（de）某些結構和機理以及人的（de）知識經（jīng）驗對係統進行控製，它使用的（de）是並行式的處理方式和分布式的信息存儲（chǔ），因此能夠儲存大量（liàng）的信（xìn）息，而且（qiě）它的容錯性比較強，所以從自動化的方麵來看十分適合焊縫跟蹤中的跟蹤智（zhì）能控製和視覺模式識別。

      2.3 多台焊接機（jī）器人和外圍設備的協調控製技術

      眾所周知，焊（hàn）接機器人並不是一個獨立的工作（zuò）單元，而是包含變位（wèi）機及控製櫃等元件的（de）工作站或者係統，所以想要提（tí）高焊接效率，就必須使得（dé）係統的各個元件協調工作[4]。存在於很多工件焊縫處（chù）的橫焊等焊接位置能在很大程度上影響焊接品質和焊縫成形的效果，而僅僅依靠調節機器人位置和姿勢（shì）以達到恰當的焊接位點不僅在技術上是（shì）很難的，而且也會給相應操作員帶來諸多不便。這個時候如果（guǒ）可以通過控製變位機做協調（diào）運動使得將要被焊接的位點一直處於水（shuǐ）平的位置，並且工裝夾具和弧焊電源等其他元（yuán）件也做相（xiàng）應的協調運動，焊接的質量和效（xiào）率肯定會（huì）大大提升。

      2.4仿真技術

      焊接（jiē）機器人是一種多自由度、多連杆的（de）複雜空間結構體，而我們在其研製、設計及試（shì）驗過程中，不可避免地要對其動力學、運動學性能進行分析以及進行軌跡規劃設計，而由於（yú）其複雜的空間結構導致其動力學和運動學問題非（fēi）常複雜，很難進（jìn）行計算。如果可（kě）以不使用整個機器人作為仿真對象（xiàng），而使用焊接機械手替代，然後再使用電腦圖形技術等（děng）技（jì）術在電腦中形成幾何圖形，並進行演（yǎn）示，並以（yǐ）此對其中（zhōng）會遇（yù）到（dào）的一（yī）些問題進行模擬並加以（yǐ）解決，這樣就可以避免很多不必要的無用功。

      3焊接機器人技術的發展趨勢

      3.1虛擬現實

      虛擬現實技術是一種包括3D電腦圖（tú）形（xíng）學技術、多功能傳感器的交互接口技（jì）術和高清顯示技術在內（nèi）的對事件的現實性從空間和（hé）時間上進行分（fèn）解後重新組合的技術，它能夠被用在臨場感通訊和遙控機器人等方麵[5]。另外，虛擬現實（shí）技術還能（néng）夠被用於焊接過程的模擬，這樣一來我們就可（kě）以在實際焊接之前先在（zài）電腦上先完成“數字化”焊接過程，再用（yòng）已經完成的數字化操作（zuò）來指導實際的焊接工作。這（zhè）一仿（fǎng）真過程可以讓用戶在還沒有進行後（hòu）期焊接就可先了解未來產品的情況，進而達到有（yǒu）效預測評價生產係統的性能的（de）效果，而且實際操作前先進行仿真實驗，可以對各種工藝方案進行比較，進而選（xuǎn）取（qǔ）和優化多機器人焊接軌跡。

      3.2焊接機器（qì）人控製係統

      開放式、模塊化控製係統將是焊接機器人（rén）控製係（xì）統研究的重點方向。其他的研究熱（rè）點（diǎn）還有基於PC機網（wǎng）絡式控製器以及機器人控製器的標準化（huà）和（hé）網絡化。離線編程的（de）實用化將是在線編程的可（kě）操作性之外的編程技術的研（yán）究重點[6]。

      3.3多傳感器（qì）信息智能融和技術

      隨著傳感器種類和（hé）數量愈來愈多地使用在機器人係統中，諸如靜電（diàn）電容式距離傳感器、超聲波觸覺（jiào）傳感器、基（jī）於光纖陀（tuó）螺慣性測量的3D運（yùn）動傳感器等各種（zhǒng）新型傳感器如雨後春筍般出現[7]。但是，我們都知道單一（yī）傳（chuán）感信（xìn）號在輸（shū）入信息方麵的（de）可（kě）靠性不是特別保準，而智能機器人對這一條件有要求很（hěn）高，所以它就無法達（dá）到其要求，在此（cǐ）情形下多傳感器智能信（xìn）息融合技術便出現了，它可以對各種信息進行綜合的處（chù）理，並通過這些信息正確（què）理解環境，進而（ér）達到機器人係統（tǒng）可以（yǐ）準而快地處理獲（huò）得（dé）的各種信息的目的。

      4結論

      不可否認，焊接機（jī）器人技術在以前（qián）和當前的工業發展中均扮演中十分重要的角色，在未來肯定還會繼（jì）續甚至扮演越來越重要的角色。最近幾年，我國在機（jī）器人弧焊電源、仿真技術與離（lí）線編（biān）程、信息傳感、智能控（kòng）製、焊縫跟蹤等方麵（miàn）進行了大量（liàng）研究，並對多項技術進行了攻關。相信在不久（jiǔ）的（de）將來，焊接（jiē）機器人將為（wéi）我們在越來（lái）越廣的領域提供更加優質高效的服務。