智能化焊接机器人技术

自从1956年Devol提出早的工业焊接机器人概念以来，工业焊接机器人的发展已经经过了50多年，概括起来可以归纳为3个阶段，即一阶段“示教-再现”型机器人（焊接机器人本体、运动控制器和示教器），二阶段基于一定传感信息的离线编程焊接机器人，三阶段具有自适应性的智能化焊接机器人。由于智能化焊接机器人不仅有感知能力，，还有独立判断和行动的能力，能够通过记忆、推理和决策完成更复杂的动作，还能与外部对象、环境和人相适应、相协调地工作。

 占据工业机器人应用半壁江山的焊接机器人，已被广泛应用于汽车、电子、航空、航天、铁路、工程机械、能源装备和海洋重工等领域。特别近年来，随着我国劳动力成本的逐渐提升，人口红利逐渐消失，以廉价劳动力为支撑的“中国制造”经济模式难以为继，越来越多的加工制造企业关注以焊接机器人为代表的焊接自动化技术。如何用焊接机器人代替人的焊接也是几代焊接人的梦想。以信息技术为牵引的智能化焊接技术，是一类融合人的感官信息（焊接过程视觉、听觉、触觉）、经验知识（熔池行为、电弧声音、焊缝外观）、推理判断（焊接、知识学习、推理与决策）、焊接过程控制以及工艺优化各方面专门知识的交叉学科。突破机器人焊接智能关键技术，在未来不仅是发展方向，已成为一种现实和迫切的需要。

为了解决智能化机器人焊接过程控制中的瓶颈问题，国内如上海交通大学智能化机器人焊接技术实验室等单位近年来开展了电弧焊动态过程的视觉信息获取、知识建模、智能控制方法，以及机器人焊接系统实现智能化途径的研究工作，提出了“智能化焊接制造技术”及“智能化焊接制造工程”的概念，以期推动智能化科学技术在现代焊接制造业中的系统性研究与运用。

众所周知，借助于材料、信息、控制、计算机科学等多学科交叉技术发展，现代焊接技术正在经历从传统的手工技艺发展为现代的先进制造。模拟焊工的焊接操作过程中智能行为进而实现智能化机器人焊接技术师智能化焊接科学问题与关键技术的研究热点，可分为三个方面研究问题：需要准确采集和获取焊接动态过程的信息，类似于人类的感官器官感受外部的焊接条件；基于焊工经验，解析并提取焊接动态的研究热点，可分为三个方面研究问题：需要准确采集和获取焊接动态过程的信息，类似于人类的感官器官感受外部的焊接条件；基于焊工经验，解析并提取焊接动态过程的机理特征，进而建立对焊接过程与质量关系的模型；借鉴焊工和决策与操作，设计焊接动态过程智能控制策略并运用机器代替人去实现焊接过程及其质量的自主与智能控制。利用智能化机器模拟并实现焊工智能行为是现代先进焊接制造追求的目标。