來源：人民網

近日，在北(běi)京市石景山區供水管網完善一(yī)期工(gōng)程施工(gōng)現場，北(běi)京市自來水集團首次在供水管道施工(gōng)作業中(zhōng)應用“焊接機器人”。這項技術由市自來水集團禹通公司與北(běi)京石油化工(gōng)學院共同研發，工(gōng)作效率較傳統焊接工(gōng)藝提高了3倍，一(yī)次焊接合格率近100%。你知(zhī)道機器人是怎樣完成焊接工(gōng)作的嗎(ma)？

焊接機器人在作業。劉紅敏攝

焊接機器人，顧名思義即完成焊接工(gōng)作的機器人，任務主要包含切割工(gōng)序和噴塗工(gōng)序等。事實上，它并非一(yī)個完整的“機器人”，既沒有鼻子、眼睛和腦袋，也沒有雙腿和軀幹，隻有一(yī)個機械臂而已。因爲它與大(dà)多常見的、傳統意義上的機器人(如AlphaGo)一(yī)樣，擁有智能的“中(zhōng)樞系統”和實現操作的設備，所以被我(wǒ)們形象地稱爲“焊接機器人”。

依照ISO(國際标準化組織)的相關定義，焊接機器人其實是工(gōng)業用機器人的一(yī)個分(fēn)支。工(gōng)業機器人是一(yī)類用途非常廣泛、可以反複編寫程序的自動操控操作機械設備，通常情況下(xià)具有3個及以上的可編程的軸結構，這個多軸結構就是我(wǒ)們常說的“機械臂”。基于不同的用途，在軸的末端通常是一(yī)個法蘭結構(一(yī)個連接零件)，可連接各種末端執行設備。因此，焊接機器人的機械臂末端就是我(wǒ)們常見的焊槍等具有焊接功能的部件。

一(yī)隻機械臂的兩種焊接技能

當我(wǒ)們還是稚嫩孩童時，總是對絢爛的光芒充滿好奇，所以電焊工(gōng)身旁常有小(xiǎo)孩駐足，也常有大(dà)人們告誡“不能肉眼觀看”“對視力有影響”雲雲。回想小(xiǎo)時候所見的電焊工(gōng)們，他們常常蹲在地上，對着鋼材左瞄右看，确定好位置後再拿起護具小(xiǎo)心翼翼地焊接。

焊接機器人對焊槍等焊接設備進行了優化，還利用技術解決了瞄準焊接點的關鍵問題。對焊接機器人在自動捕捉焊接工(gōng)件位置，以及工(gōng)件焊縫的跟蹤技術上的探索，是研究人員(yuán)有效提升焊接工(gōng)作質量的重要環節。因爲在實際工(gōng)作中(zhōng)，加工(gōng)、裝配過程中(zhōng)各種長期的誤差累計，焊接操作過程中(zhōng)溫度分(fēn)布不均、焊接工(gōng)件的形變等等都可能導緻焊接出現偏離(lí)，最終影響工(gōng)件的品質。

焊接機器人所掌握的焊接技能分(fēn)爲兩類——點焊和弧焊。點焊就好比在一(yī)畝田地上插秧，每次隻插一(yī)棵秧苗，至于在每兩棵秧苗之間移動，是徑直走過去(qù)還是在田地間翩翩起舞都無關緊要，重要的隻是每次插秧的方位精确即可；弧焊則如同寫毛筆字一(yī)般，筆走龍蛇之下(xià)要求的是每一(yī)筆的順暢以及筆畫的精确，一(yī)筆一(yī)畫都要和描紅一(yī)緻，才能有入木三分(fēn)的質感。

從以上的闡釋我(wǒ)們不難看出，點焊的要求遠低于弧焊，所以早年的焊接機器人大(dà)多隻能完成點焊的工(gōng)作，即使是需要連貫的“筆畫”也是多次點焊的結果。現階段，随着焊接機器人的廣泛應用，焊點數量繁多且空間分(fēn)布錯雜(zá)，對于焊接的要求大(dà)多提升至弧焊。因此，需要對焊接路徑進行合理規劃才能提高焊接效率，這大(dà)多仰仗于數學建模分(fēn)析提煉出的算法支持。其中(zhōng)一(yī)種比較有意思的算法來源于仿生(shēng)學——自然界中(zhōng)螞蟻依靠對食物(wù)、同伴間氣息的感知(zhī)能力，可以尋找到最優覓食路徑，通過模拟這種能力、提煉出一(yī)種群智能優化算法，可以達到焊接機器人關節空間最優路徑規劃的目的。

焊接機器人出沒，請注意!

目前，焊接機器人已經廣泛應用于汽車(chē)制造業以及水下(xià)建造工(gōng)程。我(wǒ)們耳熟能詳的豐田、福特生(shēng)産線都有它們的身影，港珠澳大(dà)橋的建設也有它們的幫忙。

焊接機器人既能有效地減少人工(gōng)誤差、保證工(gōng)件品質，又(yòu)解放(fàng)了大(dà)量的生(shēng)産力，避免了枯燥乏味的工(gōng)作。更重要的是，在各種極端條件下(xià)的焊接工(gōng)作将極大(dà)程度地輔助其他領域的有效開(kāi)展。

随着經濟和科學技術的共同發展，焊接技術的使用領域正在向海洋、高溫高壓、極寒等極限環境延伸。爲了确保工(gōng)作人員(yuán)的安全以及焊接工(gōng)作的順利進行，提升遠距離(lí)遙控焊接、編程規劃焊接路線等技術是發展的必然趨勢。(劉怡戀)