中国五冶高空焊接机器人，革新钢结构建筑绿色智造技术

中国冶金报社

记者 赵萍 报道

中国五冶集团 供图

图为中国五冶集团高空焊接机器人焊接效果

在2月3日，也就是春节前夕的时候，《中国冶金报》的记者走进了中国五冶集团（成都）建筑科技产业园，之后来到了中国五冶集团国内首个自研智能建造机器人生态集群的展示现场，在这个现场里，其中的“空中焊将”特别引人注意，能看到在焊花飞溅的期间，熔融金属在机械臂的精准操控之下，顺着预设轨迹慢慢地流淌，然后一条均匀平滑的鱼鳞纹焊缝渐渐成型了。

这条焊缝，看似平常，其背后是技术革新，由中国五冶集团，自主研发的低空焊接机器人得以成就，它正成为一个窗口，可从中窥探绿色智造而来的钢结构建筑的未来。

图为采用磁吸技术的中国五冶集团高空焊接机器人

建筑行业里，高空钢结构作业向来都是堪称难题焦点的“老大难”领域 ，工人要在高达百米的高空之上，背负着一定重量开展作业 ，在炎热的夏季，穿着防护服处于高温环境中，会感觉令人难以忍受的闷热 ，而在寒冷的冬季，于寒风之中进行操作，操作的精度就会出现下降 ，安全方面的隐患始终是如影随形般地存在着。现今 ，这款如同被称作“空中焊将”的机器人 ，它所具备的磁吸爬壁技术能够进行九十度的垂直爬行 ，还能够实现三百六十度的旋转 ，能够轻而易举地抵达诸如高空 、受限密闭空间此类具有高难度以及高危险性的作业场所 ，达成全立面没有任何死角的作业。其配备了六轴机械臂，该机械臂超长，长度为1200毫米，其定位精度能达到0.02毫米，在进行重复作业的时候，它可以把焊枪位置误差控制在极小的范围内，能够消除个体操作差异，进而确保焊缝高度保持一致，熔深均匀，最终使得焊接品质稳定可靠。

图为中国五冶集团焊接机器人在受限密闭空间作业

同时，在提升工作效率这个方面，传统人工进行高空焊接的时候，需要系上安全绳，还要分段开展作业，效率十分低下，而且风险相当高，然而机器人能够连续进行作业，并且可以将工人高空坠落的隐患完全消除。与此同时，现场作业还对多台机器人同步施工予以支持，可以由1个人操控多台焊接机器人，效率相较于传统人工最高能够提升4倍，综合人工成本直接降低80%，综合效益非常显著。

中国五冶集团，有高空焊接机器人技术团队，其负责人是王永景，他向《中国冶金报》记者作介绍，此高空钢结构智能焊接机器人，搭载着基于海量焊接数据训练出的“智慧大脑”，能自动匹配最优焊接方案，还自研了熔池相机与实时监测系统，可精准捕捉焊缝偏移、电流波动等，是人眼无法识别的细微偏差，能实现施工、检测两道工序一次完成，在提高效率之际减少返工率。当下，此机器人于成都高投芯光智造园、成渝中线高铁铜梁站等好些重点项目里，达成了实战验证，促使建筑施工焊接作业朝着“本质安全”转变。

王永景还介绍了该焊接机器人的工作原理，首先，控制系统依靠激光相机视觉识别出焊缝位置，进而结合工作指令里的焊接形式以及工艺参数规划机械臂运动轨迹，也就是焊枪运行路径，随后，从“智慧大脑”专家库调用匹配参数启动焊接，控制系统 根据工艺要求自主选择参数，并且控制电源输出，通过调节电流电压调整焊接力度， 同时机械臂按规划路径移动完成焊接。于焊接进程里，熔池相机以及传感器对熔池状态、电流、电压之类参数实时予以监测，一旦出现异常便即刻反馈予控制系统用以调整，最终，在任务完结之后，系统会自动去处理并存储焊接数据，将其用于质量分析、工艺优化以及后续任务参照。

关于机器人焊接成品的质量，我们能够借助熔池监控相机去建立图像识别与判定模型，以此来检测焊接质量以及焊接轨迹等。中国五冶旗下四川芯烨智创机器人科技有限公司的有关负责人牛智祥向《中国冶金报》记者介绍，下一步，我们打算在当前已有的光学模型基础之上开发声学模型，模拟焊接老师傅那样“听声辩物”，让焊缝质量检测变得更加精准。

关于焊缝质量，它直接像镜子那样映照出绿色智造对于 “零缺陷” 以及 “高耐久” 的那种追求，一条堪称完美的焊缝，这意味着建筑的结构会更加具备安全性，其寿命会更加长久，在后期进行维护的时候，资源会更少出现白白被浪费的情况，而且还会更加有助于节能环保。

图为中国五冶集团钢结构全生命周期智慧管控中心（赵萍/摄）

单单一台机器人所实现的突破，仅仅只是绿色智能制造的起始点而已。当下，由中国五冶携手新松机器人以及简阳空港产投共同打造的四川芯烨智创机器人科技有限公司，发布了在国内而言首个经由自身研制的智能建造机器人生态集群，其中涵盖了在行业内具有首创性质的项目级机器人集群智能调度管理系统，还有高空焊接机器人、多用途智能配送机器人、钢筋智能加工机器人以及智能喷涂机器人这四款依靠自身研发出来的智能建造机器人，“机器人军团”全方位覆盖了高空、地面、受限空间等全部场景。同时，中国五冶集团在所管的装配式钢结构智造基地之中，打造出了国内第一条全智能的钢结构部件生产线，且构建了全自动无人化的建筑钢结构智能生产线，这全方位提高了钢结构产品的效率，以及质量水准。

图为中国五冶集团全自动无人化建筑钢结构智能生产线

一番蜕变，是一条焊缝的呈现，它映射出中国钢结构建筑的绿色智造变革。按照中国钢结构协会统计得出的数据来看，在“十四五”这个阶段里，国内钢结构行业于数字化以及智能化的转型方向上，收获了明显的成果。截止到2024年年底，于被调研的571家钢结构企业之中，配备了数字化加工设备的企业数量上升到371家，普及率为65%，提高了5个百分点。数字化设备的总量达到21705台套，企业平均的数字化装备量是59台（套）每家，3年增长了31%，年均增长率大概是10%。当中，运用焊接机器人（机械手）的企业数量增长到了243家，这243家企业在调研企业里所占比例是42%，相比之前提升了9个百分点。焊接机器人（机械手）的设备总量已然达成3473台（套），这些企业平均每家的焊接装备量是14台（套），其增长率达到了56%。

从人工转变为智能，从高危迈向安全，从低效走向精准，机器人不但重塑了施工流程，还重新定义了“绿色建造”的内涵，这内涵不仅在于实现节能减排，更在于对“人、机、环”关系进行重构。当机器人能够完成90%的高危作业时，工人便可从“体力型”转变为“技术型”，这同样是产业升级的真谛所在。在这条焊缝的尽头之处，我们所看到的不单单是技术的突破，更是一个行业朝着“零事故、高效率、可持续”未来迈进的坚定脚步。绿色智造的浪潮，已然自一条焊缝起始，进而席卷整个建筑生态。