工业生产的自动化是目前制造业的方向，自动化控制广泛应用于化工、机械、航天、能源、建筑以及电子等行业。伴随着科学技术的快速发展，焊接工程也逐渐从简单的修修补补，发展成为一种精加工方法。各式的自动化机器人活跃在汽车厂、机械加工厂、手机装配厂等科技前沿，其核心在于实现自动化的系统控制。将焊接自动化和水下机器人利用一套可靠性强的电气控制系统结合起来，能够为我国海洋工业的发展添砖加瓦。

1、焊接自动化的现状与发展趋势

目前我国已连续多年保持全球最大的钢材生产和消费国，2015年中国粗钢产量占全球50.16%，可产能利用率却持续下滑，下降至66.99%。，产能利用率的下降导致钢材价格大幅下跌，焊接行业是钢材的最大消费户，其成本亦大幅下降，原有的设备无法满足新形势下的需要，故焊接自动化装备的需求也越来越大，促使我国在加紧研发自动化焊接技术及装备[4]。

焊接自动化行业作为新兴行业，在我国的应用率正在快速提高，未来的发展潜力极大。时代在变革，自动化技术的大幅应用是实现我国装备制造业向着西方制造业迎头赶上的重要契机，是我国装备制造业由人员集中型向技术集中型转变的重要手段。焊接自动化技术的使用，可以提高焊接加工效率、减少工人数量和节约生产成本，从而提高产业活力，加速经济发展。

在20世纪80年代，工业机器人开始在西方发达国家逐渐普及，1999年底全世界装备的工业机器人达到74.3万台，焊接机器人大约占一半。我国焊接机器人到2001年底刚达到1040台[5]，还比较少，现如今国内工业机器人购入量大幅提升，预测显示，到2018年，我国工业机器人保有量将达到全世界的1/3以上。

与此同时，各种焊接专机的也被大幅度使用。在我国，更多的采用的是低成本的自动化技术与设备比如装有焊接机头的焊接操作机和焊接滚轮架等，这些也是更适合发展中国家的趋势[6]。然而在焊接结构中，有时会出现复杂的构建例如300kt以上的远洋货轮，跨省跨国输油输气管线，大跨度桥梁，1000MW以上水力、火力和核能发电设备，海洋采油平台，大型客车和高速铁路车辆等等，需求高精度、高性能、高度自动化的焊接设备，作为大国，依旧需要我国对其进行研究。由我国自主研发的BI-PT-3型无导轨全位置智能焊接机器人，利用PLC模块作为控制核心，可以说是创造了属于我国自己的新型焊接机器人。

2、水下机器人的现状与发展趋势

根据水下机器人的信号源和动力源传输和接受位置，可以将水下机器人分为两大类：无缆水下机器人（AUV）和有缆水下机器人（ROV）。AUV和母船之间没有电缆，自带智能控制系统以及动力电源，能够按照智能系统的指示进行自行决策和控制，完成工作[7]。我国在上世纪80年代末便开始研究AUV，在90年代初研制出了第一台AUV“探索者”。1995年，中科院沈阳自动化研究所等各家单位联合研发的“CR-01A”在夏威夷附近海域适航，结果成功下潜至5.3km，从而使得我国成为少数几个可以研制6km水深AUV的国家与地区之一。

而有缆水下机器人通过电缆由工作人员对其进行远程操作，并从陆地平台上或者水面的船上获得动力以及运动信号。有缆水下机器人最早出现在20世纪50年代，早期多用于帮助潜水员或者作为载人水下潜水器来进行各种打捞和救援工作。此后的几十年内，由于海洋的日益开发和各种军事需求，从而人们开发出了能够工作在各种深度，进行不同的作业（如焊接、切割等）的机器人。1986年，国内研发的首台水下机器人“海人1号”，在南海深潜试验中下潜到了199米深处，并进行了一系列操作[6]。2007年的6月，在渤海七号钻井平台上运用ROV实现了300米水深的钻探实验[8]。ROV除了主要的机械本体之外，大部分设备都是在海面上，这样就可以大大简化其电气控制系统设计难度，可靠性高，便于与焊接自动化相结合，实现大规模使用。因此，低成本、可靠性高的有缆水下自动化切割小车更符合实际生产的需要。本课题所设计的小车也是基于这个原因采用了有缆的连接方式。