目前應用中的焊接機器人仍然是“示教再現型”，其焊接路徑和工藝參數是預先設置的，對作業(yè)條件的一致性要求非常嚴格，并且在焊接過(guò)程中缺少對外部信息傳感反饋和實(shí)時(shí)調節的功能。
為了克服焊接過(guò)程中各種不確定性因素對精密焊接質(zhì)量的影響，迫切需要采用信息反饋、智能控制等技術(shù)提高現行焊接機器人的適應性及智能化水平。
技術(shù)關(guān)鍵1：焊縫初始位置識別與導引
利用視覺(jué) CCD 傳感獲取初始焊位信息并自主導引焊槍準確移動(dòng)到初始焊接位置，是局部自主智能焊接機器人的關(guān)鍵技術(shù)之一。首先利用 CCD宏觀(guān)識別整體焊縫；其次分離出實(shí)際焊縫視覺(jué)信息，通過(guò)數據擬合出焊縫曲線(xiàn)方程，計算初始焊位的初值；以初值坐標為基準，建立搜索窗口，精確計算初始焊接位置坐標值（x、y）。
技術(shù)關(guān)鍵2：基于被動(dòng)視覺(jué)的焊縫跟蹤
局部環(huán)境焊縫路徑自主規劃是在自然光或輔助光源條件下進(jìn)行計算，考慮到焊接過(guò)程熱變形、工藝等因素的影響，還需進(jìn)一步在焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)糾偏先前規劃的焊縫路徑。利用復合濾光系統實(shí)時(shí)獲取 MAG 電弧及焊縫前端的圖像信息如圖所示，通過(guò)圖像處理算法獲得焊縫和電弧輪廓信息，并據此計算偏差量，修改機器人的運動(dòng)路徑，從而實(shí)現焊縫跟蹤。結合機器人氬弧焊自動(dòng)焊接需求，下圖為一套基于被動(dòng)視覺(jué)和弧壓復合傳感系統。通過(guò)被動(dòng)視覺(jué)傳感部分完成左右方向的跟蹤、電弧弧壓實(shí)現高度方向偏差信息的實(shí)時(shí)調整。
技術(shù)關(guān)鍵3：擺動(dòng)電弧焊縫跟蹤
電弧傳感器作為一種實(shí)時(shí)傳感器件與其他類(lèi)型傳感器相比，具有結構簡(jiǎn)單、成本低和響應快等特點(diǎn)，也是目前弧焊機器人傳感器的一個(gè)重要發(fā)展方向。基于擺動(dòng)電弧傳感的弧焊機器人跟蹤系統示意如圖所示，其核心功能模塊主要包括：弧焊機器人、傳感器及信號采集、DSP 控制器、通訊和仿真調試。
技術(shù)關(guān)鍵4：焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程建模和控制
智能化焊接機器人系統實(shí)現對焊接質(zhì)量的有效控制需要對焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程的規律或模型進(jìn)行描述。由于電弧焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程是涉及大量不確定因素的復雜過(guò)程，獲取精確的數學(xué)模型極為困難。考慮從焊接過(guò)程傳感器測量的直接和間接實(shí)驗數據，運用粗糙集知識獲取算法，建立焊接過(guò)程的知識模型，并作為機器人焊接過(guò)程智能控制器設計的重要依據。以知識模型 M 為核心構成的焊接過(guò)程粗糙集知識處理系統結構如圖所示，包括：系統的知識模型 M、數據擴展方法、離散化方法、模型輸出形式的轉換方法、知識推理方法等部分，主要用于根據系統輸入預測系統輸出。焊接過(guò)程是一個(gè)瞬時(shí)動(dòng)態(tài)非平衡過(guò)程，焊縫成形質(zhì)量受焊接過(guò)程各種因素影響，使得焊接動(dòng)態(tài)過(guò)程控制變得極為復雜。
智能化焊接制造的優(yōu)勢包括提高焊接質(zhì)量和一致性、提高生產(chǎn)效率、降低人力成本、減少資源浪費等。它在汽車(chē)制造、航空航天、電子制造、能源領(lǐng)域等眾多行業(yè)都有廣泛應用的潛力。因此，智能化焊接制造已經(jīng)成為現實(shí)并且迫切需要的技術(shù)發(fā)展方向，它將不斷推動(dòng)制造業(yè)的進(jìn)步和發(fā)展，為各行各業(yè)提供更加高效可靠的焊接解決方案。
