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智能化焊接機器人技術的發展

自從1956年Devol提出早的工業焊接機器人概念以來，工業焊接機器人的發展已經經過了50多年，概括起來可以歸納為3個階段，即一階段“示教-再現”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性的智能化焊接機器人。作為工業機器人技術的誕生，美國焊接機器人數量巨大，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雜的動作，還能與外部對象、環境和人相適應、相協調地工作。

管道焊接機器人發展歷史

管與管之間相交產生的相貫線焊縫在工業中非常常見。在20世紀，國內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雜的空間軌跡，并且焊接的生產周期一般較長，所以很難保證焊縫質量的穩定性。現在焊接行業對于焊接變位機的要求越來越高，在很多焊接作業當中，都需要變位機發揮作用，像焊接機器人等自動焊接設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熱工作，并且預熱溫度一般較高，使得工作環境比較惡劣。自20世紀末期開始，國內外開始研究相貫線焊縫的自動焊接技術，并且有了一定的成果。1996年日本慶應大學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全位置焊接，其結構圖如圖1-6所示。該焊接機器人設計較為繁瑣，在實際應用中適應性不強。

焊接機器人機械臂調速曲線的3種形式

焊接機器人工作時，根據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。

當焊接機器人執行焊接任務時，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，避免了定位焊產生的渣殼或氣孔，從而避免了電弧不穩定甚至飛濺。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；當機械臂末端所需的-直線曲線Curve-2。