中国焊接机器人技术的发展现状

1 中国焊接机器人技术的发展现状

      机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术，当前对机器人技术的研究十分活跃[1]。从目前国内外研究现状来看，焊接机器人技术研究主要集中在焊缝跟踪方法、路径规划方法、定位精度等3个方面。
 

1.1 焊缝跟踪方法

      视觉传感器是一种高效的焊缝处理工具。CCD摄像机采用CCD器件代替摄像管实现光电转换、电荷储存和电荷转移的原理制成的。首先，通过采集焊缝图像，将采集到的图像要经过中值滤波、均值滤波、拉普拉斯滤波等各种滤波技术及其图像恢复技术等处理。其次，进行阀值分割、梯度分割、边缘检测、区域增长、模板匹配等分割方法。再次，将图像细化、粗化、距离变换等二值图像运算方法，给物体标序号的方法，去除伪线条等处理。进行特征提取，将焊缝边缘提取出来，使机器人能够识别，从而进行焊接。
 

1.2 路径规划方法

      如今，绝大部分工厂是以在线示教方式进行焊接路径规划，少数情况下使用离线编程进行焊接的路径规划[2]。其主要原因有以下几个方面：

其优点为：

（1）在线示教编程简单易学不需要高级的编程技术人才。
 

（2）在线示教对于复杂的路径可以很轻松的编程。
 

（3）在线示教编程灵活，方便。
 

其缺点为：

（1）在线编程占用机器人使用时间，使机器人不能进行焊接工作，影响了机器人的使用效率。
 

（2）机器人在线编程时，造成机器人磨损，减少机器人的使用寿命。
 

（3）使用在线编程，工厂达不到自动化水平。
 

　　 然而，这几年计算机技术的发展，三维图型软件的使用如：SolidWorks、UG等，使得离线编程技术更加成熟[3]。在离线编程方面更加方便、快捷，很大程度上提高了离线编程的效率。今后，随着工厂的自动化水平的提高，离线编程将会慢慢取代在线编程。
 

1.3 定位精度

     机器人精度是机器人的重要参数之一。按照误差的来源和特性，可将它们分为不同的类型。从误差的来源来看，主要是指机械零件、部件的制造误差、整机装配误差、机器人安装误差，还包括温度、负载等的作用使得机器人杆件产生的变形，传动机构的误差，控制系统的误差（如插补误差、伺服系统误差、检测元器件）等。
 

     消除误差过程如下：通过传感器连接在机械手上一起进行 X、Y、Z 三个方向的运动。传感器安装在超前焊枪行走方向的一段距离。焊枪的位姿调整好后，调整传感器A、B与两个板面的距离，对传感器的初始位置进行标定。焊接对象在焊接过程中焊枪与传感器的相对位置保持不变，当两个平板发生偏斜时，焊枪与焊缝的相对位置发生偏差，传感器 A、B 检测到的偏差信号传给控制系统，然后控制 Y、Z 行走方向的电机朝消除误差的方向转动，直至消除误差。