盖梁骨架焊接机器人与人工比较与分析

盖梁骨架焊接机器人与人工比较与分析

樊耀

身份证号码：320683197910279355

摘要：通过对焊接机器人与人工焊接相关数据对比，分析焊接机器人在使用中的优劣，展望焊接机器人将来的使用前景。

关键词：焊接机器人；优劣分析；使用前景

我国目前已经步入老龄化阶段，老年人口基数大，增速快，高龄化，失能化，劳动力质量及数量正在不断下降，给建筑施工行业带来许多影响与制约。本文试图通过对桥梁盖梁骨架焊接机器人与人工焊接的优缺点分析，进而展望焊接机器人在施工中的发展前景。

1.盖梁骨架焊接机器人系统

1.1盖梁骨架焊接机器人的组成

盖梁骨架焊接机器人是一套完整的设备单元系统，该机器人主体由日本川崎多功能焊接机器人BA006L，配套麦格米特全数字IGBT逆变控制自动焊接机CM500、伺服滑台、伺服控制箱、清枪器等组成。通过夹具、伺服控制器、机械臂三者之间的密切配合，精确定位焊接位置及焊枪头的运动轨迹，最终完成盖梁骨架片的焊接。

图1.整体设备组成

（1）夹具

夹具是夹紧固定盖梁需焊接钢筋的工具，其主要是由定位元件，可活动元件，活动螺栓组成，整体固定于焊接平台上。

（2）伺服控制器

伺服控制器是用来控制焊接机器人整体在运行轨道上的位置，以确定焊接机器人整体与骨架片的相对位置，方便机械臂准确且全方位的定位焊点位置。

通过伺服控制器显示窗口，操作人员可以看到机器人的报警指示，以及运行、暂停、使能状态，伺服电机的当前位置、机器人当前工作位置等信息状态。也可以根据现场实际情况，设定伺服设备的多个点位、前进速度、加减速等，根据使用的熟练度，通过调整相关参数的设定，最终完成盖梁骨架焊接机器人高效准确焊接工作。

（3）机械臂

盖梁骨架焊接机器人的机械臂由6个旋转马达进行控制，相当于人体的手臂关节，通过对6个旋转马达的调整，转动至需焊接部位进行焊接行走。操控盖梁骨架机器人机械臂运转的称为示教器，通过它可以对机械臂进行程序显示、动作展示、教导、教学等，是操作者和盖梁骨架焊接机器人的主要交流的工具。

（4）示教器既可以进行盖梁骨架焊接机器人的启动、运行、停止、运转，也可以进行机械臂运动程序的写入、运行速度的控制与设定等，最终实现机械臂上焊枪位置的准确定位与运行，完成盖梁骨架片的焊接工作。

1.2盖梁骨架焊接机器人的运行

盖梁骨架焊接机器人在调试完成后，先需进行试焊，通过试焊确定焊接机器人的正常运转。试焊后正常施工简介如下：

（1）夹具定位：一个作业台需使用多个夹具，根据盖梁图纸，以机器人清枪站为中心，分别向两边，画出盖梁骨架片的实际大样图及焊接点位置，固定夹具位置，将夹具固定在焊接平台上，保证焊接时钢筋的牢固。

（2）钢筋骨架摆放：需要工人将已弯好的钢筋依照图纸位置进行摆放，摆放完成后依次紧固夹具螺栓。

（3）打开机器：使用钥匙打开伺服控制器开关，确认各指示灯是否正确；然后使用示教器打开机械臂的开关，手动低速操作机器人各轴（以5%的速度运行），确认各轴零点与软限位是否正常。

（4）首次使用：首次使用时必须进行机器人寻位，程序编程模拟，以确保各焊接点位与所编程序的对应。

（5）正式焊接：调用相应程序，进入自动模式，点击开始按钮，机器人开始焊接。

图2.机器人焊接

（6）工位调转：左侧工位焊接完成后，调用右侧程序，开始焊接右侧盖梁骨架片。

（7）工件拆卸：待机器人转至右侧后，用电动扳手将夹具松开，吊出骨架片，摆放下一片骨架片的钢筋，左右侧重复进行焊接工作。

2.应用效果及优缺点分析

2.1应用效果分析

2.1.1工效分析

项目部挑选主要桥梁相同类型盖梁较多的盖梁骨架片进行盖梁骨架机器人焊接，以相同条件，相同要求，理想状态下的焊接为例，人工每天上班8h，4min焊接一道，即平均每分钟焊接长度为7cm；机器人焊接可以24h进行，假设机器人工作16h，通过现场焊接数据，焊接机器人每分钟平均焊接长度为22cm。通过表1的对比，机器人工效约为人工工效的6.3倍。

2.1.2质量效果分析

人工焊接时，焊工操作水平和工作态度对焊接质量至关重要，焊工质量意识差、操作粗心大意，不遵守焊接工艺规程，操作技能差等问题都可能影响到焊接质量，造成焊接质量参差不齐；而焊接机器人只需在程序中设置好焊缝的相关参数，焊接时会按相关参数进行施焊，焊缝质量能得到有效保证。

2.1.3经济效果分析

通过盖梁骨架片的人工与焊接机器人工效对比分析表可知，一个人根据表1理想化焊接需要使用1116.1天，本项目计划盖梁施工工期为6个月，则焊接所需人工为1116.1÷（6×30）=6.2人，焊接人工取整为6人，以当前焊工工资水平计，经调查焊工月工资为8000-15000元，按每人每月工资为10000元，则所需焊接人工费用为6×6×10000=360000元。

相同条件下焊接机器人需2个普工进行钢筋的挪移，1个技术人员对焊接机器人进行检修、维护、操作，即可进行焊接；经调查普工月工资为5000-7000元，按每人每月工资为6000元，技术人员按每人每月工资为10000元计，则焊接机器人及所需人工费为6×(2×6000+1×10000)=132000元。人工比焊接机器人需多花费228000元，即便考虑上折旧和维修保养等，机器人在经济上的优势也是显而易见的，而且机器人施工速度更快。

2.2优缺点分析

将人工与机器人焊接时的优缺点进行分析，通过表2可以看出人工与焊接机器人的各自优缺点。

表2.盖梁骨架片人工与焊接机器人优缺点对比分析表

3.应用前景

目前，在建筑施工领域，焊接机器人的发展尚处于初级阶段，但就算是局部的使用也让我们见识到机器人焊接的高效、便捷、高性价比优势明显。和其他行业相比较，建设施工行业在应用互联网、机器人等先进技术上起步较晚。随着我国人口老龄化加速，年轻人又不愿意进行繁重的体力劳动，导致目前劳动力成本不断上升，形成薪酬高、人难招的局面，人工成本对施工行业的影响越来越大。如何降低人工使用成本，提升施工效率，是摆在众多施工企业前面的一道难题。随着越来越多的机器人在建筑施工领域的使用，可以预见未来机器人在施工中将发挥更大的作用。

参考文献：

[1]赵奎.盖梁钢筋骨架使用机器人焊接施工的实际应用效果[J].交通建设,2019(38):254-255.

[2]李念勇.智能建筑机器人与施工现场结合的探讨[J].行业,2019(1):36-37.