博清科技：焊接机器人的七年蝶变

随着我国制造业的持续发展，焊接技术在各行业中的应用日益广泛。然而，焊接作业现场的环境恶劣，烟尘、弧光和金属飞溅等对工人身体健康构成严重威胁。同时，为符合生产工艺的标准，对工人的培训和经验积累要求较高，这导致焊接行业面临用工难、成本高、入门门槛高等问题。以焊接机器人为代表的新型焊接模式正在逐渐取代传统手工焊接。

“让智能特种机器人触达每个危险角落，无人则安，乐享制造。这是每一个博清人的使命。”北京博清科技有限公司（以下简称“博清科技”）大市场中心总监时光讲述道，“2016年，作为全国第一条高铁的铁轨焊接顾问，和中国第一座自行设计的核电站的焊接顾问，‘中国焊接第一人’潘际銮院士主持的‘无轨导全位置爬行焊接机器人’这一国家'863'课题结题。年近九十岁的潘院士带着团队找了多家企业寻求合作，那时候工业机器人已经非常成熟，但特种机器人还是空白，考虑到全新的科研成果孵化成产品投资大、周期长、风险高，没有企业愿冒这个风险。”

2017年，作为潘际銮院士学生的冯消冰博士（博清科技CEO）被潘院士的情怀感动，同时也看到了特种机器人的商业机会，主动提出自己成立企业推动科技成果转化的想法。在详细规划后，潘院士将项目全权交给了冯消冰。面对潘院士毫无保留的信任，冯消冰注销了之前的创业公司，抵押全部身家投入特种机器人，创建北京博清科技有限公司。

图1 冯消冰陪同潘际銮院士参观博清科技

技术实现自主化突破

博清科技焊接机器人的设计初衷正是为了满足户外大型结构件的全位置焊接需求。在焊接领域中，全位置焊接指的是在各种角度和位置下进行的焊接操作，包括平焊、横焊、立焊、仰焊、管道水平固定焊、管道斜45°固定焊等多种焊接方式。利用永磁吸附技术，机器人能够附着在大型结构件表面，并在保持稳定吸附的同时自由移动，实现爬行和越障。

焊接机器人所搭载的激光传感器具备优秀的跟踪功能，在户外大型结构件不平整的表面上作业时，能够精准观察并实时跟踪焊缝的走势变化，以及坡口表面的处理细节，确保焊接质量的稳定。其核心技术在于图像处理技术，通过传感器捕获的图像经过算法分析、处理、转换后，机器人能够理解坡口的具体情况，从而进行精确的焊接操作。

博清科技进行机器人市场化落地和迭代升级的过程中，始终遵循潘际銮院士团队“能爬、能跟踪”的核心理念，不断强化机器人的各项功能，如攀爬、观察和焊接等。

·灵活性和适应性

对于大型结构件，如数吨或数十吨重的异形结构件，由于其体积和重量不适合翻转，普通机器人难以完成焊接。与此相对，博清科技焊接机器人的应用特点是工件不动，使机器人在工件表面自由运动和操作。这一特性使其在大型结构件焊接中具有显著的优势，使它在处理大型和异形结构件的焊接作业中展现出更高的灵活性和适应性。

博清科技推出的爬行机器人是一款具备高度通用性的产品，能够适应六大领域的需求，包括油气化工、船舶制造、轨道交通、高层钢结构建筑、能源电力，以及核电工程。针对各领域展现的差异性，博清科技研发了管道焊接机器人和建筑钢结构焊接机器人。其中，管道焊接机器人专为直径大于168毫米的管道设计，具备灵活的机械结构调整功能，能够适应不同尺寸的工件。无论是主干线的输油输气管道，还是分支干线以及城市管网，机器人都能适应并完成焊接工作。除了油气化工领域，机器人在新能源输氢管道、输水管路，以及其他各类能源和电力场景中也得到了应用。

图2爬行焊接机器人在舟山长宏工作

建筑钢结构焊接机器人主要应用于超高层建筑的施工。“珠海横琴总部大厦的双子塔高层建筑钢结构项目就是一个典型案例。该建筑主体由多根直径在两米到三米左右的钢结构构成，需要焊接到很高的位置。针对这一场景，我们研发了建筑钢结构焊接机器人，实现了高效、精准焊接作业。”时光介绍道。

截至2023年，博清科技已经成功地构建了包括十几款焊接机器人产品在内的“机器人家族”，产品覆盖了1G至6G的焊接范围。

·爬行长距离连续焊接

博清科技爬行机器人具备连续焊接的能力。“在爬行机器人出现之前，大型结构件的焊接主要依靠人工焊接和半自动化的焊接装备，如焊接小车。然而，人工焊接无法实现长距离的连续焊接。一方面，人工焊接的焊条长度有限，焊条与焊条之间的交替必然导致断点的形成，而断点是焊接过程中的一个重大隐患，”时光说道。此外，由于焊接过程中需要工人身处不同位置进行作业，这不仅增加了焊接工作的难度和辛苦程度，而且对工人的体力提出了更高的要求，这也成为制约人工无法进行长距离焊接的一个主要因素。博清科技通过机器人替代传统的人工焊接方式，改变和颠覆行业的作业模式。

·无轨导磁设计

传统有轨焊接需要在结构件上铺设轨道，使机械焊接装置能够精确地贴合在各种表面上，帮助机械装置定位，以确保定位精度。博清科技焊接机器人无需铺设轨道，减少了基础设施的投入和安装成本。同时，机器人的应用场景可以更加灵活，适应不同的工作环境和需求。并且，机器人具备自主学习能力，可以根据不同的焊接条件、要求，自动调整焊接参数和操作方式，以保证焊接质量和效率。

·无需提前扫描

传统工业机器人、机械臂在进行焊接时，需要对焊缝和工件进行预先的三维形态扫描，以便在电脑中构建工件的三维模型。根据模型进行焊接作业编程，指导机器人如何执行焊接任务。然而，由于工件形貌的差异以及焊缝位置的变化，可能需要进行重复扫描和编程。博清科技焊接机器人省去了扫描和提前编程的过程，在机器人的行走和作业过程中，实时观测焊缝情况，并自主进行调整。

技术升级匹配多行业要求

在工业和制造领域，严谨和标准的重要性不言而喻。博清科技在六大领域场景中，对焊缝质量检测和焊接工艺的要求各不相同。“我们的首要任务是深入行业内部，真正理解行业需求，同时也在推动行业标准的提升和变革。此外，与客户进行深入的交流和沟通也是至关重要的，这有助于我们更好地理解客户的技术要求和作业痛点。”时光说。

博清科技打造了一支技术实力雄厚的研发团队，还有来自院士专家工作站、博士后科研工作站的权威支持。博清科技在安徽设立了企业研发中心和工程技术创新中心，并召集数十位来自各领域的院士专家。为了满足行业内的技术需求，尤其是在新型作业机器人领域，博清科技积极与各大高校进行紧密合作，共同开展技术攻关，以期取得更多的突破和创新。

图3 合肥职业技术学院博清焊接机器人学院挂牌成立

从行业发展的宏观角度来看，当前焊接作业领域正面临人力资源短缺的挑战。随着从业人员的数量不断减少，行业需求与供给之间的缺口逐渐扩大。博清科技推出机器人产品相关的操作和维护培训，与多所职业学院合作，培养符合行业需求的高素质人才。时光强调，博清科技不仅为客户提供机器人产品，更是培养操作人员和维修人员，一并交付给客户。他幽默地形容这种模式为“一站式服务”，为我国制造业和工业的智能化发展提供有力支撑。

图4前排自左至右：李世豫教授、潘际銮院士、高力生教授

后排：冯消冰博士

博清科技通过创新的机器人作业模式，有力地引领了行业的发展。这种模式的转变不仅是个别案例，更是整个行业标准进步的集中体现。以机器人爬壁焊接储罐为例，该技术在油气化工领域的应用已经取得了显著的成果。“两年前，我们与中国焊接协会共同制定了相关标准，为行业的发展奠定了基础。今年，该标准被选入示范百强示范标准名录，进一步得到了国家层面的认可与推广。这充分说明，通过机器人作业新模式与行业标准的结合，不仅能够得到国家的肯定与推广，推动整个行业的标准发展，同时对供应链与产业链也发挥了重要作用，实现了行业整体的升级和发展。”时光在谈及标准制定对企业发展的推动作用时说道。

博清科技在产品推广之初就已形成发展双链模式的思路，即供应链与产业链协同发展。“博清科技焊接机器人的突出特点在于，它是一个通用的搭载平台。随着爬行机器人应用领域的不断拓展，我们不仅要推广自身产品，还需与生产配套产品的行业企业进行深度合作，共同打造特种爬行机器人这一细分市场。”时光说道。

产业合作是成果转化的破局之道

博 清科技在2022年荣获国家级专精特新“小巨人”企业，充分体现了公司在高科技领域的实力。然而，由于公司规模相对较小，在大市场环境下，承受能力尤为脆弱。“在成果转化落地的进程中，我们面临着诸多挑战。解决这些挑战的关键在于优化企业管理与战略选择。”时光说道。因此，对于博清科技而言，破局的关键在于提升自身的行业稳定性。政策支持和资金的持续投入，对博清科技的稳健发展也起到了至关重要的作用。谈到成果转化落地时的过程，时光笑称，“用一句网络热词，如履薄冰啊！”

在说到海外布局时，时光表示，日本在工业机器人和焊接机器人领域具有显著优势，技术水平国际领先。博清科技与日本冈谷钢机公司签署焊接机器人出口订单，不仅对博清科技，对中国自主品牌的机器人都具有里程碑式的意义。“我们的产品进入日本之后，得到了日本市场的客户的非常大的认可。按照日本客户的话说，他们没有见过这样理念的机器人，同时也惊叹于这样的一个机器人，具有解决大型结构件焊接行业自动化的能力。”时光说道，“我们必须认识到‘中国建设、中国制造’在全球范围内已具备显著的高度。”他表示，博清科技的核心思路是针对国内已成熟的运用场景，将这些成功的应用和产品模式复制到海外市场，并紧密结合国家的“一带一路”倡议，依托并服务于这一宏伟倡议，通过参与“一带一路”建设，实现博清科技的全球化布局。

图5博清科技亮相2023中国国际海事会展

产业化是一个宏大的主题，也是博清科技的愿景。“我们坚信，这是一个全新的机器人品类，由中国原创，是世界首创的特种焊接机器人。”时光说道。产业化道路并非平坦，其发展需要产业链、生态链中的各个单位共同推广，也离不开国家政府的引导和政策支持。多方合作，才能推动行业的标准化提升，改变传统行业的落后作业模式，实现更多特种机器人的产业化落地。

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