学生研发的“蜘蛛一号”让焊接更智能 效率提升10倍

10月22日，记者从常州工程职业技术学院获悉，由常州市智能制造学院和创新创业学院师生组成的项目团队，通过自主研发和系统集成，研发出具有自主知识产权的Spider-1小型焊接机器人，有效解决了焊接工艺智能化改造中操作难、精度低、成本高等问题。近日，该项目获得第七届中国国际“互联网”大学生创新创业大赛总决赛金奖。

智能制造学院教授李玮表示，在制造业智能化转型升级过程中，国内很多中小微金属加工制造企业都面临着焊接工序智能化转型的问题。市场上大多数焊接机器人都是通过工人操纵机器人手柄来直观设定焊接轨迹，焊接精度较低。或者通过离线编程控制，进入门槛高，设置焊接轨迹时间长，效率低，多为闭源系统，部署成本高。

针对这些问题，项目组聚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名学生团队成员，自主研发了对象级路径规划自主学习编程技术。该信号通过采集人工控制焊枪沿焊缝移动的轨迹，采用优化的“导纳”控制算法，自动记忆并生成控制程序，不仅实现了操作零阈值，而且操作效率提高了10倍以上。

“我们针对非标准件焊接的差异性，设计了一种高效的连续加速样条插值方法，实现了复杂运动轨迹的精确、平滑、高效实现，使位置重复精度与同级进口焊接机器人媲美。自主研发的多接口集成技术与开源系统相匹配，使产品可以与车间原有的驾驶、AGV小车、运输轨道灵活集成，满足不同生产场景的需求，大大降低部署成本。”创新创业学院副教授邱志海说。

物联网1921班班组长、学生黄志宇告诉记者，操作人员只需拿着Spider-1小型焊接机器人的机械臂，绕着待焊零件走一圈，机器人就能在这个过程中自主学习、自动编程、自行完成焊接，平均60秒就能快速设定焊接轨迹，解决了实际工作场景中焊接工件频繁切换带来的工作效率低的问题。

“‘蜘蛛一号’在中国航天陈光集团飞机异型件焊接试验中，产品合格率提高7%，焊接周期缩短15天。”该校智能制造学院博士生郭发勇表示，无论是直焊、电弧焊还是组合焊，Spider号都能避免现有焊接机器人常见的不良焊接问题。

记者了解到，目前，“Spider-1”小型焊接机器人已通过相关部门的质量监督检验，机械系统、控制系统、人机交互系统均满足焊接机器人的技术要求。