学生研制“蜘蛛一号” 让焊接更智能，效率高10倍
本报记者 过国忠 通讯员 雷 宁
10月22日，科技日报记者从常州工程职业技术学院获悉，由该校智能制造学院、创新创业学院师生联合组成的项目组，通过自主研发和系统集成，研制出具有自主知识产权的“蜘蛛一号”小型焊接机器人，有效解决了焊接工序智能化改造中操作难、精度低、成本高的难题。日前，该项目获得了第七届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛总决赛金奖。
该校智能制造学院教授李玮副介绍，制造业智能化转型升级过程中，国内众多中小微金属加工制造类企业面临焊接工序智能化改造难题。市场上多数焊接机器人或是通过工人操控机器人手柄目测设置焊接轨迹，焊接精度较低；或是通过离线编程控制，准入门槛较高，设置焊接轨迹时间长、效率低，且多为闭源系统，部署成本高。
为解决这些难题，该项目组召集了来自物联网技术、电气自动化技术、焊接制造等专业的8名学生队员，自主研发了对象级的路径规划自学习编程技术，通过采集手动控制焊枪沿焊缝移动的轨迹，信号采用优化的“导纳”控制算法，自动记忆并生成控制程序，不仅实现操作零门槛，还将操作效率提高了10倍以上。
“我们重点针对非标件焊接的差异性，设计了一种加速度连续的高效样条曲线插补法，实现了复杂运动轨迹的精准、平滑、高效实施，使位置重复精度可以媲美同级别的国外进口焊接机器人。自主研发的多接口融合技术配合开源系统，使产品可以灵活的与车间内原有的行车、AGV小车、运输轨道完美融合，满足不同生产场景的需求，极大地降低了部署成本。”该校创新创业学院副教授仇志海说。
团队负责人、物联网1921班学生黄志宇告诉记者，操作者只需拿着“蜘蛛一号”小型焊机器人的机械臂，围着需要焊接的部位走上一圈，机器人就可以在这个过程中自主学习、自动编程、自行完成焊接，且平均60秒就可以快速设置焊接轨迹，从而解决实际工作场景中因频繁切换焊接工件导致工作效率低的问题。
“‘蜘蛛一号’在中国航天晨光集团飞机异形特种零部件焊接测试中，将产品的合格率提升了7%，焊接周期缩短了15天。”该校智能制造学院博士生郭发勇说，无论直线焊、圆弧焊还是组合焊缝，“蜘蛛一号”都可以避免现有焊接机器人常见的不良焊缝问题。
记者了解到，目前，“蜘蛛一号”小型焊接机器人已经通过相关部门质量监督检验，机械系统、控制系统、人机交互系统均符合焊接机器人技术条件规定。
