走进中国船舶集团第七一六研究所的厂房,10余米见方的巨大“工位”上,两条壮硕的焊接臂正在紧锣密鼓地开展工作,这就是由七一六所研发生产的“杰瑞大型造船多分段全自主焊接双臂机器人”。
2020年,由该所牵头承担的国家863攻关项目——“大型造船多分段全自主焊接双臂机器人的关键技术与装备”课题通过科技部专家组验收,并获得优秀级验收结论。这标志着我国已经掌握大型造船多分段全自动焊接双臂机器人关键技术。
据介绍,该机器人可实现最大9m*9m*2.5m(高)的空间作业范围、小于0.1mm的定位误差、大于10m/min的移动速度,搭载了三维重构、数字孪生、焊缝自动检测等国际先进技术,是当之无愧的东方“焊将”!
焊接工作在船体建造过程中占比高达30%到40%。但由于产品目标大、规格多、重量大、国外封锁垄断等原因,我国的船舶焊接基本还是以人工为主,自动化程度与世界先进水平相差甚远。
为了解决这些问题,七一六所提出了面向大型船舶分段“井”字结构建造的自主式焊接综合解决方案,攻克了焊接任务的离线自动规划技术、实时现场三维重构与精准标定方法、冗余运动系统的稳定运动精度控制技术、焊缝跟踪和状态检测技术等关键技术,为船舶制造的焊接机器人提供了灵活的“躯体”、精准的“眼睛”、严谨的“思维”,形成了双臂机器人本体、场景识别装置、焊缝跟踪装置等一系列国产机器人成套装备,装备的成型及焊接质量明显优于传统焊接,可以实现快速重构三维场景、实时跟踪焊缝、监测焊接质量,使焊接变形降低60%,焊接效率提高300%。
目前,大型造船多分段全自主焊接双臂机器人已经在船舶分段焊接、大型装备焊接、钢板大场景检测识别等领域实现了示范应用,并打造了多个“国内首次”:首次实现18mm钛合金激光自融焊焊接技术,单面焊双面成型,工件热变形量小、成型美观;首次实现了跨度6m,长20m以上的大型构件的大功率激光对称焊接及大功率激光电弧复合的对称焊接,解决了大型构件非对称焊接变形的难题。实现了20kW激光深熔焊,激光填丝焊及激光电弧复合焊,焊接跨度、激光功率、焊接方式等方面在国内处于领先水平。
该型号机器人解决了船舶多分段焊接任务操作空间大、焊接工艺要求复杂、焊接质量要求高、生产效率低下等问题,同时打破了国外对成套船海装备焊接自动化系统的技术封锁和垄断,为提高我国造船自动化水平提供了技术和装备保障。(邵奇)