2025年焊接機器人行業技術分析：相貫線焊縫焊接推動研發提供新設計思路

  中國報告大廳網訊，在製造業智能化轉型的浪潮中，焊接機器人的應用愈發廣泛且關鍵。2025年，焊接機器人行業呈現出向高精度、高效率發展的顯著趨勢，市場對能夠滿足複雜焊接需求的設備需求日益增長。然而，現有管道焊接機器人多為串聯機械臂，在焊接精度與穩定性上存在一定局限，且針對相貫線焊縫焊接的研究與專用設備相對匱乏。在此背景下，研發新型相貫線焊縫焊接機器人具有重要意義。

  一、相貫線焊縫焊接機器人的創新設計思路

  利用並聯機構獨特的運動特性，即其動平台的運動是各支鏈運動空間的交集，來設計能夠實現兩條正交管道相貫線焊縫軌跡的焊接機器人。當待焊接的管道 1 和管道 2 垂直相交形成相貫線焊縫時，要使焊接機器人焊槍末端達成此運動軌跡，需配置 2 條支鏈，且每條支鏈末端的運動空間應為待焊接管道的外圓柱表面。

  基於此，確定每條支鏈的運動副組成為 CC(圓柱副)運動支鏈。當兩個圓柱副幾何中心的距離設定為待焊接管道的半徑時，CC 支鏈末端的運動空間恰好與待焊接管道的表面重合。兩條 CC 支鏈並行連接定平台和動平台，由於每條支鏈末端軌跡都是圓柱表面，兩個垂直相交的圓柱表面即構成相貫線，如此該機構便能實現相貫線焊縫的焊接。例如，對於半徑分別為 200mm 和 100mm 的待焊接管道，設置支鏈 1 中兩個圓柱副中心的距離為 200mm，支鏈 2 中兩個圓柱副中心的距離為 100mm ，並將公稱直徑 100mm 和 200mm 的待焊接管道固定到 V 形塊上。

  該焊接機器人由兩條支鏈連接定平台和動平台構成，第一條支鏈由驅動副和連杆組成，第二條支鏈是含有運動副的連杆。當定平台上的驅動副運動時，動平台帶動焊槍作一維移動，從而實現待焊接管道的焊縫焊接。

  二、焊接機器人運動仿真分析與優化過程

  為驗證相貫線焊縫焊接機器人設計的合理性與可行性，藉助三維建模軟體對其進行三維建模，隨後將模型導入運動學仿真軟體 ADAMS 中，依據焊接運動調節機器人的初始運動，研究其焊接運動過程。在仿真過程中，發現動平台與定平台之間存在杆件干涉問題，即焊槍在焊接運動時與定平台的杆件發生碰撞。經分析，確定是定平台 L 形杆與動平台產生干涉，於是將定平台 L 形杆的相交處截斷進行優化。優化後再次仿真，杆件不再干涉，焊接運動軌跡符合預期。

  《2025-2030年全球及中國焊接機器人行業市場現狀調研及發展前景分析報告》指出，通過 ADAMS 軟體對焊接機器人的焊接頭進行位移、速度、加速度的運動曲線研究。設定驅動副的轉動角速度為π/6A~—180，得到的運動學曲線光滑，這表明焊接機器人在焊接運動過程中無突變，運動平穩。

  將半徑為 100mm 和 200mm 的圓柱管道放入焊接機器人定平台的 V 形塊中，與仿真得到的運動軌跡進行對比，發現焊接機器人焊槍末端的運動軌跡與待焊接圓柱管道的相貫線完全吻合，充分證明該焊接機器人能夠實現相貫線焊縫的運動軌跡，設計方案切實可行。

  三、研究成果總結與行業展望

  通過深入分析串聯支鏈末端運動軌跡，明確了焊接機器人動平台的運動軌跡是兩條支鏈末端運動軌跡的交線。經過對焊接運動過程中杆件干涉的優化，以及全面的運動學仿真研究和運動軌跡驗證，成功設計出一種可行的相貫線焊縫焊接機器人。在2025年焊接機器人行業追求高精度、高效率的趨勢下，該研究成果為相貫線焊縫焊接機器人的研發提供了新的設計思路和可靠的參考依據，有望推動焊接機器人在複雜焊接場景中的應用與發展，助力製造業焊接技術邁向更高水平。

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