焊接机器人研究现状及其发展趋势

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1 焊接机器人发展历程

1959年，世界第一台工业机器人诞生于美国，取名为UNIMATE，截至目前机器人共可以分为三个大的类别[7]:

第一类——第一代示教再现型机器人，这类机器人不具备外界信息的反馈能力，难以适应工作环境的变化，在现代化工业生产中的应用受到很大限制。

第二类——第二代感知机器人，这类机器人可以感知外界的环境，并且安装有听觉、视觉、触觉感应器，通过这些感应器机器人可以获得信息并根据获得的信息灵活的调整工作状态，以保证其在所处环境中用最适宜的方式完成工作任务。86944

第三类——第三代智能机器人，这类机器人不但装配有传感器来获得感知能力，而且后台的控制程序给予了各种算法，以使其可以对获得的外界信息进行独立的判断、行动、记忆、推理和决策，这种机器人可以良好的适应外部的工作环境，协调的完成更为复杂的工作，当遇到故障时，还可以进行自我诊断和修复。

目前来看，国内外大量应用的焊接机器人系统从整体上看基本都属于第一代或准二代的。焊接机器人的焊接路径和焊接参数都是预先设定的，机器人工作显得死板没活性，如果遇到突发情况也不能及时的停止或者修正工作状态，具有一定的局限性。伴随着计算机控制技术、人工智能技术以及网络控制技术的发展，焊接机器人的发展趋势也越来越智能化，传感器、智能化的控制器在焊接机器人上越来越广泛的应用，机器人的加工系统也将越来越柔性化。论文网

2 焊接机器人的研究现状

参考国内外焊接机器人的研究现状，可以了解到对于焊接机器人技术的研究主要集中在焊缝跟踪技术、离线编程与路径规划技术、多机器人协调控制技术、专用弧焊电源技术、焊接机器人系统仿真技术、机器人用焊接工艺方法、遥控焊接技术等七个方面[8]。

（1）焊缝跟踪技术：就是要求弧焊机器人可以根据焊接条件的变化实时检测出焊缝的偏差，并根据检测出的偏差值来对焊接路径和参数做出适当的调整，以确保焊接产品的质量达到生产标准。焊缝跟踪技术的研究主要研究的是控制理论方法与传感器技术，传感器技术又包括光学和电弧传感器。电弧传感通过利用焊接过程中焊接火炬与工件距离的变化而导致的焊接参数的变化，来探测焊接火炬的高度和左右焊接偏差。光学传感器主要包括红外、激光、光电、光谱、视觉和光纤式，光学传感器的研究中主要以视觉传感器为主，视觉传感器可以捕获大量的外界信息，这些信息传递给计算机视觉和图像处理系统，这就使得弧焊机器人的外界适应能力得到大大的提高。激光跟踪传感器具有优越的传感性能，在当代焊接机器人传感系统中发展最快。随着近代模糊数学和神经网络系统的发展以及其在复杂非线性系统中的应用，使得焊缝跟踪技术进入了智能新时代。

（2）机器人离线编程系统：指的是机器人编程语言的离线操作。通过利用计算机图形学的研究成果，在计算机上建立机器人以及其工作环境的模型，利用一定的坐标建立和计算方法，实现对模型中的机器人的控制，完成成型轨迹的规划，并得到机器人的生产轨迹控制程序。这就可以减少生产中试用零件的损失。离线编程技术的最终目标是实现编程的全自动化，即在生产加工中只需要输入工件的模型，该系统就会生成相应的程序来实现工件的加工。然而目前为止，这都只是奢望，还无法达到全自动化的编程，该技术是目前机器人自动化技术的研究重点。

（3）多机器人系统：是指若干个机器人共同协作完成一个特定的任务。该系统主要研究机器人协作的模式、信息的相互交流、协作空间的建模与规划、群体的控制等。它包含了多机器人合作与协调两方面的内容。当给定多机器人系统某项任务时，首先面临的问题是如何组织多个机器人去完成任务，如何将总体任务分配给各个机器人成员，即机器人之间怎样进行有效的合作。在确定了各机器人的任务以及相互之间的协作关系后，需要做的就是保持各个机器人之间的运动协调。而保持机器人运动协调的最有力的工具就是智能体系统，这里由于多个机器人的使用，需要有多个智能体系统共同合作取完成一个指定的任务。而多机器人焊接系统的协调控制已经成为一个研究的热点。