焊接工藝的困境

焊接是一種通過加熱、加壓或兩者并用，使兩個或多個工件在原子或分子間結(jié)合而形成永久性連接的工藝，它被譽為“工業(yè)的裁縫”，雖然看似是簡單的金屬連接，但其背后蘊含的技術(shù)深度和對現(xiàn)代工業(yè)的重要性，遠超一般人的想象。具體來說，通過焊接工藝能夠?qū)⒎蛛x的金屬部件真正地“融合”成一個連續(xù)、整體的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)結(jié)構(gòu)一體性與完整性；其次，允許工程師將不同形狀、尺寸、甚至不同材質(zhì)的金屬材料組合在一起，制造出極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件，從而大幅提高材料利用率與設(shè)計自由度；最后，焊接工藝還能保證連接處的密封性，相較于鉚接方式有著更輕量化的特點。但在制造業(yè)的焊接領(lǐng)域普遍面臨三大難題：

• “人”的難題：焊接工作環(huán)境艱苦（高溫、煙塵、弧光輻射），對體力和技能要求高，年輕一代愿意從事該行業(yè)的意愿急劇下降，導(dǎo)致全球性的“熟練焊工荒”。并且，一名高級焊工的培養(yǎng)周期長、薪酬高，且管理成本不斷上升。企業(yè)面臨“招工難、留人難、用人貴”的困境。
• “市場”的難題：過去大規(guī)模、標準化生產(chǎn)的時代正在向個性化定制、小批量、快迭代的時代轉(zhuǎn)變。市場要求生產(chǎn)線能快速響應(yīng)不同產(chǎn)品的制造需求。而傳統(tǒng)工業(yè)機器人是為“大規(guī)模生產(chǎn)”而生的，它編程復(fù)雜、調(diào)試周期長、產(chǎn)線僵化。為了焊接一個新工件而重新編程、調(diào)整產(chǎn)線，可能花費數(shù)天甚至數(shù)周，在經(jīng)濟上完全不可行。
• “成本與效率”的難題：傳統(tǒng)工業(yè)機器人系統(tǒng)初始投資巨大，不僅包括機器人本身，還包括昂貴的安全圍欄、系統(tǒng)集成、編程調(diào)試等費用，動輒上百萬元，讓廣大中小企業(yè)望而卻步。它需要專業(yè)的機器人工程師和程序員來操作維護，對企業(yè)的技術(shù)儲備要求高。

在上述宏觀背景下，焊接協(xié)作機器人應(yīng)運而生，精準地瞄準了傳統(tǒng)焊接模式的兩個極端所暴露出的問題：傳統(tǒng)手工焊接的局限性和傳統(tǒng)焊接機器人的“剛性”與“孤立”。

焊接協(xié)作機器人

焊接協(xié)作機器人可以理解為一位 “不知疲倦、精度極高且能與人類親密無間的智能焊工”，通常由如下幾部分組成：

• 協(xié)作機器人本體：通常以六軸協(xié)作機械臂為主，內(nèi)部集成了力矩傳感器，多軸特征使其能靈活運動，確保以精準的角度或姿態(tài)到達目標位置。
• 傳感與視覺系統(tǒng)：機器人的“大腦”，負責(zé)處理所有運動控制、邏輯運算和與外圍設(shè)備（焊機、傳感器）的通信。以圖形化編程界面取代復(fù)雜的代碼，通過圖標和菜單進行編程。此外，允許操作者直接用手拖動機器人手臂來記錄路徑，支持拖動示教功能。    
• 機器人控制器與軟件：這是系統(tǒng)的“眼睛”。通常在焊槍前方發(fā)射一束激光條紋，通過攝像頭捕捉工件表面的三維輪廓，從而實時定位焊縫的準確位置，并補償由于工件裝配、公差或熱變形引起的偏差。
• 焊接系統(tǒng)：作為焊接工作的末端執(zhí)行器，通常由焊槍/焊炬、防護罩/冷卻系統(tǒng)、焊接電源以及送絲機構(gòu)組成。

焊接協(xié)作機器人的出現(xiàn)，正在從多個層面重塑焊接行業(yè)。

• 破解“用工荒”與成本難題：它能直接替代工人在有毒、高溫、易燃易爆的惡劣環(huán)境下工作，有效保障職業(yè)健康。同時，它將焊工從重復(fù)性勞動中解放出來，使其轉(zhuǎn)型為機器人的“管理員”與“指揮官”，降低了對操作者焊接技術(shù)的要求，緩解了熟練焊工短缺的壓力。
• 推動生產(chǎn)模式走向“柔性化”：傳統(tǒng)自動化生產(chǎn)線很難適應(yīng)“多品種、小批量”的訂單趨勢。協(xié)作機器人憑借快速編程、靈活部署的優(yōu)勢，可以輕松地在同一條生產(chǎn)線上焊接不同型號的產(chǎn)品，真正實現(xiàn)了 “今日焊鋼架，明日焊齒輪” 的柔性生產(chǎn)，特別適合當(dāng)前個性化定制的市場需求。
• 實現(xiàn)“提質(zhì)增效”與“降本”：機器人可以24小時不間斷穩(wěn)定工作，將焊接速度提升至人工的3倍，并憑借高于人手的穩(wěn)定性和實時質(zhì)量控制，將一次合格率提升至接近100%，顯著提升了產(chǎn)能。其模塊化設(shè)計和開放的生態(tài)，也大幅降低了自動化系統(tǒng)的部署和二次開發(fā)成本。

越疆CRA系列協(xié)作機器人

越疆協(xié)作機器人CRA系列能在焊接中有出色表現(xiàn)，主要得益于以下幾個方面：

• 高精度與穩(wěn)定性：機器人重復(fù)定位精度可達±0.02mm，并能在復(fù)雜焊接中保持±0.3mm的絕對精度。這保證了焊縫的高一致性和一次成型合格率。
• 智能焊接工藝包：這是越疆焊接方案的"大腦"，封裝了多種專業(yè)焊接工藝。主要功能包括：

多種擺焊模式：支持月牙形、正弦形、螺旋形等，適應(yīng)不同焊縫需求。
智能尋位與跟蹤：通過激光或接觸傳感，自動補償工件裝配偏差和熱變形。
多層多道焊：用于中厚板焊接，確保結(jié)構(gòu)強度。
斷點續(xù)焊：焊接意外中斷時，能自動返回并搭接續(xù)焊，保證焊縫完整性。

• 卓越的路徑精度與防抖：機器人搭載振動抑制算法，在高速運動停止時能將殘余抖動控制在0.4mm以內(nèi)，確保復(fù)雜軌跡焊接的平穩(wěn)性。
• 靈活部署與快速編程：通過 "拖動示教" 和圖形化編程界面，普通工人也能快速設(shè)置焊接路徑，大幅降低了對專業(yè)編程人員的依賴。并且機器人本體輕巧，支持磁力底座吸附、吊裝或安裝在導(dǎo)軌上等多種安裝方式，適應(yīng)狹小空間。
• 安全保障與人機協(xié)作：機器人具備5級碰撞檢測功能和安全電子皮膚（部分型號），能在15厘米感知范圍內(nèi)實現(xiàn)碰撞前停止，無需安全圍欄即可與人協(xié)同作業(yè)

總的來說，越疆協(xié)作機器人通過其±0.02mm的重復(fù)定位精度、豐富的智能焊接工藝包以及靈活的部署方式，在焊接領(lǐng)域，特別是在需要高精度、高柔性以及應(yīng)對復(fù)雜工況的場景下，表現(xiàn)出色。

來到實戰(zhàn)場景，越疆協(xié)作機器人的焊接方案已在多個行業(yè)成功應(yīng)用：

• 船舶制造：使用磁力底座吸附在船體上，實現(xiàn)360°全位置焊接（包括仰焊、立焊），將焊接工期縮短了70%。
• 大型鋼結(jié)構(gòu)：10臺CR10（CRA系列上一代）機器人可在導(dǎo)軌上同步作業(yè)，使整線產(chǎn)能提升200%，焊接速度是人工的3倍，一次合格率接近100%。
• 橋梁建設(shè)：便攜式機器人在松花江特大橋、京哈鐵路橋等國家重點工程中，于數(shù)十米高空進行橋址焊接，保障了人員安全與質(zhì)量。
• 汽車與精密制造：在汽車制造中，用于車門、底盤等部件焊接，振動抑制算法保障了精密部件的一致性。

自動化焊接只是越疆CRA系列協(xié)作機器人多種解決方案之一，除了協(xié)作機器人主流的應(yīng)用：搬運、碼垛以及分揀上下料外，還支持涂膠應(yīng)用、視覺檢測以及裝配等制造業(yè)應(yīng)用，可謂是制造業(yè)中的多面手。

總結(jié)一下，焊接協(xié)作機器人的誕生，是為了在“人”與“傳統(tǒng)機器”之間，找到一個完美的平衡點，以應(yīng)對制造業(yè)柔性化、人力短缺和成本控制的新時代挑戰(zhàn)。焊接協(xié)作機器人本質(zhì)上是一個生產(chǎn)力工具的革命，它改變了生產(chǎn)的組織方式，讓自動化變得民主化、普及化，最終推動了整個焊接行業(yè)乃至制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級。