從工人進(jìn)入空間狹小、環(huán)境惡劣的儲(chǔ)罐浮艙進(jìn)行焊接操作，到實(shí)現(xiàn)智能焊接機(jī)器人進(jìn)入儲(chǔ)罐浮艙內(nèi)作業(yè)，這一步，在石油行業(yè)歷經(jīng)了數(shù)十年。

前不久，在新疆克拉瑪依市舉辦的首屆人工智能應(yīng)用大賽決賽暨創(chuàng)新成果展上，中油（新疆）工程有限公司主導(dǎo)研發(fā)的智能焊接機(jī)器人亮相，吸引了觀眾的駐足。

填補(bǔ)相關(guān)領(lǐng)域智能裝備應(yīng)用空白

這臺(tái)智能焊接機(jī)器人于今年5月27日在遼寧錦州港原油儲(chǔ)罐區(qū)工程首焊成功。這是國內(nèi)首臺(tái)基于人工智能（AI）與機(jī)器人技術(shù)的儲(chǔ)罐浮艙智能焊接系統(tǒng)，也是國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)大型儲(chǔ)罐浮艙的智能焊接，大幅解決了長期以來傳統(tǒng)人工焊接強(qiáng)度大、安全風(fēng)險(xiǎn)高、焊縫質(zhì)量易波動(dòng)的行業(yè)難題，獲得相關(guān)發(fā)明專利4件，軟件著作權(quán)2件，自治區(qū)科技成果2項(xiàng)，主、參編儲(chǔ)罐施工國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)共3項(xiàng)，通過專家評審，填補(bǔ)了國內(nèi)該領(lǐng)域智能裝備應(yīng)用的空白。

此前，在長達(dá)幾十年的時(shí)間里，儲(chǔ)罐浮艙的焊接工作，只能由工人進(jìn)入艙內(nèi)，忍受里面的炙烤煙熏，躺著、側(cè)著身體完成著焊接作業(yè)。因?yàn)閷ρ劬Φ膫^大,作業(yè)時(shí)的電弧光、金屬飛濺物、有害氣體等，焊接工人往往干到一定年齡，就不得不自動(dòng)退出這個(gè)崗位。而這個(gè)又苦又累的危險(xiǎn)工種，也讓一些年輕人望而卻步，個(gè)別地方甚至出現(xiàn)人員“青黃不接”的狀況。

近年來，我國石油化工儲(chǔ)罐建造進(jìn)入一個(gè)新的高速發(fā)展期，規(guī)格向大型化發(fā)展。儲(chǔ)罐雙盤浮艙由鋼板、隔艙、桁架等部件焊接而成，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度及密封性能要求高。然而，大型儲(chǔ)罐浮艙焊接仍一直采用手工焊接，夏季鋼板溫度超50℃，焊工受限空間作業(yè)，每完成一道焊縫都是對生理極限的挑戰(zhàn)。同時(shí)，時(shí)常出現(xiàn)接頭不良、氣孔等焊接缺陷和質(zhì)量隱患，人工返修率達(dá)5%至8%，影響儲(chǔ)罐的安全運(yùn)行。如今，這臺(tái)智能焊接機(jī)器人的問世，讓焊接工人不再遭遇工作風(fēng)險(xiǎn)，焊接作業(yè)變得更加高效。

技術(shù)創(chuàng)新打造“鋼鐵焊將”

從2022年開始，中油（新疆）工程有限公司組建了以張成杰、楊志軍等為主創(chuàng)人員的團(tuán)隊(duì)，通過基于視覺智能識(shí)別技術(shù)、智能路徑規(guī)劃等AI算法，開展大型儲(chǔ)罐浮艙智能焊接機(jī)器人研究。

主創(chuàng)團(tuán)隊(duì)成員建立浮艙三維模型，進(jìn)行機(jī)器人設(shè)計(jì)、焊接部署、姿態(tài)設(shè)想，研判組焊順序等技術(shù)準(zhǔn)備工作。并組織大家實(shí)地踏勘，感受現(xiàn)場環(huán)境、酷熱天氣、浮艙內(nèi)焊接煙塵、高溫、缺氧等受害情況，將機(jī)器人需要適應(yīng)的鋼板、桁架、環(huán)側(cè)板等情況，細(xì)分為浮艙智能焊接的12項(xiàng)典型場景。

當(dāng)時(shí)，楊志軍和伙伴們一度感覺到這個(gè)項(xiàng)目特別難：浮艙內(nèi)空間那么小，機(jī)器人要想在里面“閃轉(zhuǎn)騰挪”地自由行走，得做尺寸足夠小到什么樣而穩(wěn)定性又很強(qiáng)的機(jī)器人？最終，他們給機(jī)器人采用了強(qiáng)磁性履帶底盤，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的穩(wěn)定行走。又給機(jī)器人制作了6個(gè)自由度機(jī)械臂，這些機(jī)械臂能模仿人的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)平焊、仰焊等不同的焊接動(dòng)作，可覆蓋儲(chǔ)罐浮艙焊接各個(gè)部位，實(shí)現(xiàn)靈活移動(dòng)與多元場景自主適配。

楊志軍介紹，智能焊接機(jī)器人系統(tǒng)以“多源感知、智能決策、精準(zhǔn)執(zhí)行”為核心，通過融合多種傳感器數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對焊接環(huán)境的全面感知。

“一鍵啟動(dòng)，焊縫無憂”

在施工現(xiàn)場，這個(gè)AI“鋼鐵焊將”穩(wěn)穩(wěn)吸附在浮艙內(nèi)壁，自動(dòng)識(shí)別焊縫、精準(zhǔn)起弧，成功完成多種高難度、復(fù)雜場景下的自動(dòng)化焊接任務(wù)，展現(xiàn)了較好的自適應(yīng)能力。

張成杰說：“這項(xiàng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)罐浮艙自動(dòng)化焊接突破，減少密閉空間作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，降低塵肺病等職業(yè)危害，同時(shí)推動(dòng)焊接數(shù)字化及新型技工培養(yǎng)，加速工程建設(shè)智能化升級。技術(shù)高度契合國家‘智能制造’‘綠色安全’‘新質(zhì)生產(chǎn)力’方向，未來可迭代為高端裝備制造核心，不僅適用于石油儲(chǔ)罐浮艙，還可用于船舶、管道等狹小空間作業(yè)?！?/p>

張成杰認(rèn)為，智能焊接機(jī)器人的研發(fā)成功及應(yīng)用，將為加快智慧城市建設(shè)及未來油田建設(shè)，提供強(qiáng)有力的科技支撐。此外，通過“一鍵高質(zhì)量”焊接解決方案，將帶動(dòng)國產(chǎn)高端焊接材料、智能裝備等產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展。

從人工到智能，從危險(xiǎn)到安全，從低效到精準(zhǔn)，儲(chǔ)罐浮艙智能焊接機(jī)器人用算法替代汗水，用鋼鐵替代血肉，實(shí)現(xiàn)“一鍵啟動(dòng)，焊縫無憂”，讓焊接工人告別作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。