摘要：机器人焊接已成为自动焊接的主要标志。实现机器人焊接过程的智能化是机器人焊接技术发展的必然趋势。本文从四个方面介绍了机器人焊接智能钥匙技术的研究现状和存在的问题：焊接检测技术、焊接跟踪技术、智能钥匙技术，焊接路径规划技术和焊接模具质量控制技术，并展望了焊接机器人智能技术的发展趋势。

关键词：焊接;智能化;发展趋势

引言

随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化和智能化已成为必然趋势。从20世纪60年代诞生和发展至今，焊接机器人的研究经历了三个阶段：示教再现阶段、离线编程阶段和独立编程阶段。随着计算机控制技术的不断进步，焊接机器人正从单一的示教再现型发展为多传感器、智能化的柔性加工单元。从第二代到第三代的过渡成为焊接机器人的目标。

1焊接机器人技术发展历程

随着先进制造技术的发展，实现焊接产品制造的自动化、柔性化和智能化已成为必然趋势。从20世纪60年代诞生和发展至今，焊接机器人的研究经历了三个阶段：示教再现阶段、离线编程阶段和独立编程阶段。随着计算机控制技术的不断进步，焊接机器人正从单一的示教再现型发展为多传感器、智能化的柔性加工单元（系统）。从第二代到第三代的过渡成为焊接机器人的目标。目前，国内外广泛使用的弧焊机器人系统基本上都是第一代或第二代。由于焊接路径和焊接参数是根据实际操作条件预设的，因此焊接缺乏外部信息采集和实时调节控制功能。这种类型的弧焊机器人对焊接操作条件的稳定性有严格的要求，在焊接过程中缺乏“灵活性”，存在明显的缺点。在实际的弧焊过程中，焊接条件经常发生变化。例如，加工和装配中的误差会导致焊接位置和间隙的变化。焊接过程中工件加热和散热条件的变化会导致焊缝变形和熔深不均匀。为了克服机器人焊接过程中各种不安全因素对焊接质量的影响，提高机器人操作的智能化水平和可靠性，弧焊机器人系统不仅要实现对空间焊缝的自动实时跟踪，还可以在线调整焊接参数，实时控制焊接质量。研究智能机器人焊接技术，提高焊接机器人在当前工业生产中的适应性或智能功能。一方面，对复杂的焊接工艺、高技术产品的焊接质量和效率提出了迫切的要求;此外，随着人类探索空间的扩大，太空、深水、核环境等极端环境下的焊接制造也对自主智能焊接机器人的开发提出了强烈的技术需求。

2焊接机器人技术的发展现状

2.1焊接技术

焊接过程的检测是机器人焊接智能控制行为的前提。与人工智能行为的传感器功能一样，机器人通过传感器实时接收焊接过程的各种状态信息，实现机器人焊接的智能控制行为。研究人员在焊接过程的传感器技术方面做了大量工作，开发了多种类型的传感器来检测焊接过程，然后智能控制焊接过程。现有研究表明，单个传感器不足以反映焊接状态的完整性和准确性。利用多传感器信息融合技术，可以获得更多关于焊接过程的信息，更全面、更真实地表达焊接过程。焊接过程中的各种传感器根据检测原理对焊接传感器进行分类，主要包括视觉检测、电弧检测、声学检测、光谱检测、温度检测等。视觉检测方法可以识别接收到焊接位置、焊接过程中熔滴过渡和熔池动态特性等信息的焊缝类型，不接触焊接电路，不干扰正常焊接过程。这是最有前途的捕获方法之一。

2.2多传感器信息融合技术

多传感器信息融合技术是利用焊接过程中的多个传感器，从多个角度、多个方面对焊接过程进行检测，然后利用信息融合技术对多传感器信息进行融合，获得关于焊接过程状态的更准确和全面的融合信息。该方法对误差信息具有很强的容错性，能更真实、全面地描述焊接过程状态。因此，能够更准确地控制焊接质量，这是未来传感器技术的发展趋势。目前，针对焊接过程的多传感器信息融合技术的研究才刚刚开始，并显示出一些优势。

2.3焊缝跟踪技术

焊接过程的跟踪和修正是智能焊接必须面对和解决的问题之一。在实际焊接过程中，受加工精度、装配精度、热变形等因素的影响，焊枪偏离焊接路径，导致焊接质量下降，甚至工件被刮伤。因此，智能焊接要求在焊接过程中，利用传感器检测焊接偏差信息，并根据偏差信息实时调整焊接路径和焊接参数。根据用于焊缝跟踪的传感器类型的不同，它可以用于视觉、电弧、超声波、接触感应跟踪等。

2.4离线编程

离线编程法又称虚拟示教法，是利用交互式三维图形软件对机器人、工件及其环境进行建模，并在模拟环境中进行虚拟示教的一种方法，将教学结果转化为实际焊接路径。该方法可以提高机器人的利用效率和自动化水平，降低成本。然而，通过离线编程获得的焊接路径仍需要进行校准和修正，才能用于实际焊接。目前，我国焊接路径规划的离线编程仍处于研究和试验阶段，国外一些工业机器人制造商已经开发了用于实际生产的离线编程软件。

2.5电弧跟踪法

电弧跟踪法是利用电弧传感器测量焊接过程中电信号的变化，检测焊缝偏差信息，实现焊接过程偏差修正的一种方法。该方法不受焊接飞溅、电弧光和烟雾的干扰。该系统具有良好的焊枪可接近性、较强的实时信号识别能力和较低的成本。它已被广泛应用于焊缝跟踪。电弧跟踪法主要用于具有明显几何特性的焊缝跟踪。其工作原理是控制V型坡口对接焊试验中电弧的周期性振动。如果焊枪位置发生偏差，则电信号在循环中不对称分布，并根据检测到的电信号变化获取焊枪位置偏差信息。并返回控制系统，以纠正焊接过程中的偏差。

3焊接机器人技术的发展趋势

智能化技术是保证焊接机器人获得更高焊接质量和生产效率的关键技术，也是焊接机器人在造船、航空、航天等领域进一步应用的关键，从以上研究现状可以看出，焊接机器人的智能技术已经取得了很大的进步，在智能焊接机器人的各个方面的关键技术中：（1）焊接传感器技术将从单传感器方法发展到多传感器信息融合方法，以保证焊接状态信息的准确性和完整性;（2） 研制成本低、精度高、实时性好、适应性强的视觉跟踪系统是焊缝跟踪技术发展的趋势，为焊缝跟踪在机器人激光焊接中的应用奠定了基础。（3） 基于视觉传感器技术的在线自主路径规划技术将是焊接路径规划技术的发展趋势。（4） 随着对焊接过程认识的深入，协同调整各种焊接参数来控制焊接过程将是焊缝形状控制技术的发展方向。

结束语：

随着科学技术的飞速发展，智能技术在机器人焊接各个方面的问题得到了有效解决，并取得了重大突破。这些技术研究成果在众多科研工作者和实际工作者的研究下，取得了一定的研究成果，在结构和半结构空间智能机器人领域实现了跨越式发展。然而，在开发和改进过程中仍然存在许多问题，需要进一步调整和优化。从目前智能机器人焊接技术的应用实践来看，履带式焊接机器人等具有特殊零部件设备的机器人也在研发过程中，本文的智能机器人焊接应用具有很强的通用性，这也是开发这些新技术的关键。

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