焊接机器人编程第一人介绍

焊接机器人编程第一人刘建树

在中车四方股份公司的动车组转向架焊接车间里，嗤嗤响的电焊声伴着一个个机器人电焊手臂的摆动传来，仿佛是科幻电影里的场景。刘建树穿梭在一台台机械手臂之间，查看着一个个动车转向架横梁或侧梁的焊接生产。这里的30多台机器人是生产的主角，它们背后的“导演”则是刘建树，指挥机器人完成复杂焊接工艺的程序，都出自他的手笔。

自1999年参加工作以来，他始终从事生产一线的工作，“刚工作时也干手工焊，这是焊接岗位的技能基础，很快就转到焊接机器人的岗位，学习编程和操作。我发现里面很有乐趣，很适合我的性格。”刘建树在这个岗位上，一干就是17年，能在这个枯燥岗位上坚守下来的，同批工人里只有他一个。

与手工焊的手持焊枪、全副装不同，焊接机器人的操作辛苦在编程上，“想不拿焊枪完成复杂的电焊工艺，就要付出更多的辛苦，才能用技术换来质量。”刘建树手里拿的“遥控器”学名是“示教器”，相当于一台小型电脑，与机器人内部软件相连，焊接机器人的编程和操作，都由它完成。

在缺少相关技术文件的情况下，刘建树自学成才，独立开发了三十余种大部件近200套自动焊程序，解决了众多国内外编程专家都头疼甚至难以解决的难题，被公认为“igm机器人编程第一人”。在2015年和2017年，先后被聘任为中车四方股份公司技能专家和中国中车技能专家。

操控焊接机器人效率提升4倍

“焊接机器人的编程，需要操纵它干一遍活，并把所有的操纵数据形成程序，并做优化调整，之后机器人就能独立工作了。”刘建树这样解释焊接机器人的原理，在工件的每一个焊接点上，他将所需的焊枪角度、焊接参数和轨迹、只能修正参数等操作流程输入电脑，焊接机器人把活干一遍就能记住，“每次编程后，还要做小批量的工件焊接测试，来优化编程，刚干时要测试十多个，现在熟悉了，测试一两个工件就足够。”

刘建树说，他把焊接机器人的工作过程划分为一个个布点，每个布点上包含大量焊接程序数据，在动车组的转向架上，这样的布点有7000多个，其工作量和严谨程度可想而知，而编程的过程，相当于刘建树手把手教机器人干一次工件焊接。

刘建树首创的“多层多道错层一次性堆焊”机器人编程方式，解决了转向架横梁组成堆焊层数多、人工焊接成型差、机器人定位难的难题，“堆焊要求部件之间要焊接很多道、很多层，来确保转向架横梁安全稳定，但手工焊每焊一层或一道，就要清理一次焊面，速度慢、精度差。”刘建树表示，通过机器人编程，纵横交错的焊接面改成机器人去做，每一条焊缝都精确无比，相对位置也都永远固定，而且焊接过程中不用停顿。首次实现转向架横梁组成焊接的自动化，使焊接时间由原先人工的3至4个班次约30个小时，缩短到了6个小时左右，效率提升了近4倍，节省的人力和物力成本更是一个庞大的数字。

狭窄空间里机器人辗转腾挪

中车四方股份公司拥有国内首条动车组自动焊接柔性生产线，在程序开发过程中，侧梁内腔狭小的空间里，却有走向复杂的焊缝轨迹，机器人程序始终无法准确定位，侧梁定位臂和横梁焊接成形差，超声波探伤发现的缺陷过多。厂家的编程专家在报废了4根侧梁后依然难解决问题，严重影响了柔性生产线正常使用。

拥有丰富经验的电焊技师刘建树临危受命重新编程，“空间狭小，宽度只有10厘米，是半盲焊，很多焊缝看不见，操作机械手臂来控制焊枪，焊接编程难度非常大。”但凭借丰富的焊接机器人操作经验，刘建树一点点摸索焊缝的每一个拐弯，太快了造成位置偏差，太慢了焊缝不合格。他把每一个焊缝轨迹细分成更多焊接点，用了8天的时间加班加点，实现了狭小空间内机器人焊枪快速变换角度的高难度编程，这让外国专家都赞叹不已。“主要是理论和实际操作的结合，编程的时候满脑子都是焊接数据和轨迹，在我的操作下，机械手臂比人手还灵活，那种感觉特别让人着迷。”刘建树说，转向架侧梁早就实现了自动化焊接，质量检测合格率100%，横梁焊接也从人工焊接实现了自动化焊接，超声波探伤检测的缺陷率，从5%下降到了0.3%。

刘建树电焊工获得中车科技一等奖

很多人难以想象，能破解外国专家都难以攻克的难题，让机器人的操作如臂使指，刘建树最初却只有中专学历，所有的技术全靠自学，甚至一边查字典一边学习国外文献资料，最终实现了自我突破。在机器人编程方面名声在外，刘建树也成了业内名人，但在他看来，他的成长离不开高铁这项事业。“如同高铁的发展一样，首先是公司给我创造了发展的平台，同时在机器人编程开发应用方面给予了我极大的信任和支持。”刘建树说，从2010年起，机器人承担了转向架各大部件主体焊缝80%以上的焊接，所以这是一个四两拨千斤的岗位。

因为焊接机器人岗位枯燥，刘建树对技术传帮带下了更多苦功，目前他的三个徒弟，已经能够独立完成部分编程工作，“干编程必须要熬得住，全身心的扑在工作上，只有积累多年的经验，才能获得那种灵光一现的编程灵感。”刘建树的专注为他赢得了荣誉，2015年他被评为青岛市劳动模范，还荣获火车头奖章，作为核心成员参与的科技创新项目《高速列车转向架构架柔性焊接制造技术》，于2016年获得中国中车科学技术一等奖。