智能化焊接機器人技術(shù)的發(fā)展

自從1956年Devol提出早的工業(yè)焊接機器人概念以來，工業(yè)焊接機器人的發(fā)展已經(jīng)經(jīng)過了50多年，概括起來可以歸納為3個階段，即一階段“示教-再現(xiàn)”型機器人（焊接機器人本體、運動控制器和示教器），第二階段基于一定傳感信息的離線編程焊接機器人，第三階段具有自適應(yīng)性的智能化焊接機器人。作為工業(yè)機器人技術(shù)的誕生，美國焊接機器人數(shù)量巨大，在十年前就超過了15萬臺。由于智能化焊接機器人不僅有感知能力，，還有獨立判斷和行動的能力，能夠通過記憶、推理和決策完成更復(fù)雜的動作，還能與外部對象、環(huán)境和人相適應(yīng)、相協(xié)調(diào)地工作。

管道焊接機器人發(fā)展歷史

管與管之間相交產(chǎn)生的相貫線焊縫在工業(yè)中非常常見。在20世紀，國內(nèi)外工廠大多采用手工的方式來完成焊接。由于相貫線焊縫是復(fù)雜的空間軌跡，并且焊接的生產(chǎn)周期一般較長，所以很難保證焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性?，F(xiàn)在焊接行業(yè)對于焊接變位機的要求越來越高，在很多焊接作業(yè)當(dāng)中，都需要變位機發(fā)揮作用，像焊接機器人等自動焊接設(shè)備都可以是變位機的好搭檔。另外，在大型的厚壁容器在焊接的過程中，一般需要對待焊管體進行預(yù)熱工作，并且預(yù)熱溫度一般較高，使得工作環(huán)境比較惡劣。自20世紀末期開始，國內(nèi)外開始研究相貫線焊縫的自動焊接技術(shù)，并且有了一定的成果。1996年日本慶應(yīng)大學(xué)研制出了管道焊接自主移動機器人它能夠沿管道移動，在焊前利用CCD相機采集信息，自動尋找焊縫位置，然后讓通過幾個軸的配合實現(xiàn)全位置焊接，其結(jié)構(gòu)圖如圖1-6所示。該焊接機器人設(shè)計較為繁瑣，在實際應(yīng)用中適應(yīng)性不強。

焊接機器人機械臂調(diào)速曲線的3種形式

焊接機器人工作時，根據(jù)機械臂末端與焊點的距離遠近，可以劃分為三種不同的機械臂調(diào)速曲線，分別是下圖的Curve-0、Curve-1、Curve-2。三種曲線均為理想速度曲線。

當(dāng)焊接機器人執(zhí)行焊接任務(wù)時，首先計算機械臂末端到目標距離(焊點)的距離。通過將定位焊從電極焊改為氣體保護焊，對點焊件進行拋光，避免了定位焊產(chǎn)生的渣殼或氣孔，從而避免了電弧不穩(wěn)定甚至飛濺。機械臂啟動、停止所運行的短距離記為L0，大速度記為V0，則當(dāng)需要移動的距離L<L0時，機械臂末端速度為余弦曲線Curve-0；當(dāng)機械臂末端所需的-直線曲線Curve-2。