自2012年開始，人口紅利逐年減少，工業(yè)機(jī)器人在解決工業(yè)企業(yè)勞動力不足、提高工作效率、改進(jìn)工作質(zhì)量等方面發(fā)揮著越來越重要的作用。高工機(jī)器人產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計到2025年，中國工業(yè)機(jī)器人市場銷量有望突破35萬臺，持續(xù)領(lǐng)跑全球市場。

然而在當(dāng)下，機(jī)器人代替人的場景并沒有大規(guī)模的實現(xiàn)。目前仍存在許多人力密集型的行業(yè)，如家電、食品、汽車零部件等行業(yè)，機(jī)器人使用量較少，自動化水平低。原因究竟為何？

機(jī)器人系統(tǒng)在落地焊接應(yīng)用難點(diǎn)在哪？

在芯合科技總經(jīng)理王相偉看來，諸多傳統(tǒng)企業(yè)發(fā)現(xiàn)智能制造設(shè)備導(dǎo)入后的生產(chǎn)效果并不顯著，究其原因，還是企業(yè)缺的是能和機(jī)器互通的能力，也就是說機(jī)器人的易用性達(dá)不到要求，客戶很難直接上手。

從目前中國工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用分布領(lǐng)域來看，主要集中在焊接、噴涂、裝配、包裝、碼垛搬運(yùn)、拋光打磨等領(lǐng)域。焊接機(jī)器人作為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用中占比最大，涉及行業(yè)最廣，替代人工效果最佳的機(jī)器人種類之一，歷來都是各家機(jī)器人本體廠與集成商的“必爭之地”。

隨著高端制造需求日益爆發(fā)，焊接機(jī)器人市場有望進(jìn)一步乘風(fēng)而起。GGII數(shù)據(jù)顯示，預(yù)計到2023年中國焊接機(jī)器人市場將超過8.5萬臺，年均增速超15%。

但是焊接機(jī)器人在大規(guī)模落地中的難點(diǎn)眾多，主要在于焊接物件多種多樣，這其中，異種材料的熔點(diǎn)、線膨脹系數(shù)、熱導(dǎo)率和比熱容、電磁性等等，都會影響焊接質(zhì)量。

其次，點(diǎn)焊時，對焊點(diǎn)的定位精度要求高，滿焊且存在焊縫誤差時，對形變要求高，如何做到焊接質(zhì)量符合要求且穩(wěn)定更是難點(diǎn)。

例如在面向大型儲罐焊接、船舶制造等大型結(jié)構(gòu)的焊接生產(chǎn)，就會出現(xiàn)大量角焊縫、圓管焊接的焊接需求，由于焊接位置相對比較繁雜，且進(jìn)口系統(tǒng)或集成系統(tǒng)對工人編程操作要求高，所以一直是實際機(jī)器人焊接應(yīng)用生產(chǎn)中的難點(diǎn)。

“精準(zhǔn)定位”下的芯合機(jī)器人控制系統(tǒng)

針對于此，芯合科技基于自主研發(fā)的控制系統(tǒng)打造的高精度智能焊接機(jī)器人（簡稱XH-HPI系列），能夠滿足立焊/平焊、角焊縫焊接和圓管焊接等主要場景焊接模式。為了滿足焊接誤差的要求，芯合控制系統(tǒng)通過自主尋位誤差補(bǔ)償算法，實現(xiàn)了焊槍的精確定位。

當(dāng)前，如安川等進(jìn)口焊接機(jī)器人為保證焊接精度，大都離不開激光視覺傳感器的應(yīng)用，以便在焊接時自動檢測焊接位置的變化，進(jìn)而將焊槍調(diào)整至相應(yīng)位置。

但是這種方案有其天生的劣勢，“一方面，一套激光視覺大約要4萬塊人民幣，價格成本高；另外，視覺還會受到工業(yè)實際生產(chǎn)環(huán)境中不確定要素的影響，導(dǎo)致產(chǎn)生偏差，使得錯誤的信號傳輸給一般集成或進(jìn)口系統(tǒng)，致使控制機(jī)器人末端焊接位置達(dá)不到要求就會造成虛焊等現(xiàn)象，當(dāng)然，對于焊縫誤差較小或者配套工裝夾具的物件焊接，可以不使用此項尋位功能，更用不到焊縫跟蹤等傳感器?！蓖跸鄠ケ硎尽?/p>

圓管焊接中，芯合系統(tǒng)的自動尋位誤差補(bǔ)償算法，替代掉激光視覺，可以使得雙機(jī)協(xié)作--抓取配合焊接，重復(fù)精度控制在正負(fù)0.05mm,“就像盲人按摩，用手指觸覺方式尋找焊接位置，會更加精準(zhǔn)、穩(wěn)定”。

而芯合科技的機(jī)器人控制系統(tǒng)在焊接應(yīng)用中，不僅含有圓管打點(diǎn)、角焊縫打點(diǎn)尋位誤差補(bǔ)償算法，且HPI系列系統(tǒng)的外部軸數(shù)量可以定義，可以有效分配多臺機(jī)器人抓取及協(xié)作焊接，滿足焊接流水線改造過程中多機(jī)協(xié)作焊接的需求與要求。同時，替代了激光焊縫跟蹤等傳感器，降低了昂貴傳感器硬件成本，更加符合商業(yè)化本質(zhì)，滿足客戶對焊接質(zhì)量、成本的要求。

芯合科技角焊縫焊接

特點(diǎn)：角焊縫尋位焊接，無需激光焊縫跟蹤傳感器，穩(wěn)定，節(jié)省成本。

要求：該物件角焊縫焊接無需人工補(bǔ)焊，也不需要人工輔助焊接。

圓管雙機(jī)協(xié)作焊接

特點(diǎn)：圓管打點(diǎn)測試尋位誤差補(bǔ)償焊接，無需視覺拍照，穩(wěn)定，節(jié)省成本。

要求：所有耙齒90°垂直于圓管一直條直線焊接，且不得有虛焊。

難點(diǎn)：每次被點(diǎn)焊的耙齒位置，誤差在1-5mm。

底層算法=核心競爭力

“能夠解決這些問題的根本在于芯合科技掌握了穩(wěn)定實用的運(yùn)動規(guī)劃技術(shù)和動量控制技術(shù)，可以自動計算出機(jī)器人的運(yùn)動軌跡，實現(xiàn)機(jī)器人的快速簡易部署，進(jìn)一步助推機(jī)器人的批量化。”王相偉表示。

也正是基于大量自研的底層算法，芯合科技推出的控制系統(tǒng)+示教系統(tǒng)，不但可以應(yīng)用于焊接領(lǐng)域，噴涂、碼垛等這種對機(jī)器人有一定軌跡要求的領(lǐng)域同樣適用，同時相比之下也更加簡單、實用。

除焊接應(yīng)用之外，比如在鋼結(jié)構(gòu)噴涂界面一項中，客戶可以選擇油漆品牌，可以輸入需要設(shè)定的漆膜厚度后，機(jī)器人即可以自動生成噴涂路徑，控制機(jī)器人噴涂速度、噴槍角度等參數(shù)，達(dá)到設(shè)定要求的漆膜厚度，不需要人工補(bǔ)噴等修復(fù)。

與此同時，芯合科技這套控制系統(tǒng)還能根據(jù)客戶不同的需求，滿足非常規(guī)的運(yùn)動軌跡，實現(xiàn)算法定制化。“未來，芯合科技將不斷加大在底層算法上的投入，解決更多機(jī)器人復(fù)雜軌跡規(guī)劃的難題，為機(jī)器人焊接、噴涂等其他細(xì)分領(lǐng)域的合作商共贏發(fā)展添磚加瓦，讓機(jī)器人更加簡單、易用，推進(jìn)企業(yè)手工生產(chǎn)、半自動化生產(chǎn)向智能自動化方向發(fā)展?！?/p>

責(zé)任編輯：xj

原文標(biāo)題：從底層算法入手，芯合示教+控制系統(tǒng)改善機(jī)器人“難用”痛點(diǎn)

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