本课题来自于广东省自然科学基金面上项目《核乏燃料池水下机器人局部干法焊接过程稳定性控制策略的研究》（项目编号：2018A030313192）。

    核电、海洋平台、舰船等大国重器以及人工岛礁、大型桥隧等国家重大工程有庞大的水下结构物水下焊接制造需求。国内目前普遍采用潜水员下水人工焊接作业模式，不仅存在安全问题，作业质量也难以得到保证。国外已采用水下机器人进行远程遥操作自动化焊接制造，我国在水下机器人自动化制造技术方面基本是空白，在水下作业的范围/效率/环境/空间等方面均与国外存在巨大差距，长期受制于人，已严重制约国家战略安全，是科技日报重点报道的亟待攻克的35项卡脖子技术之一。

    本项目主要目标为基于项目组在焊接电源、水下焊接以及机器人等方面的研究积累，开展局部干法水下机器人焊接过程优化控制的研究，获得合理可行的水下焊接过程稳定性控制策略。围绕研究目标，本项目将理论分析、计算建模和实验研究相结合，建立微区域强排水罩内多物理场仿真模型，系统地探索罩内流场强耦合作用下的水下焊接电弧新特性; 构建数字化、逆变化条件下的“焊接电源-水下电弧”系统等效模型，明确局部干法水下焊接过程的稳定性判据，揭示焊接过程稳定性调控机制；研究开发基于SiC功率器件的全数字超高频水下机器人焊接电源新技术，提高焊接电源的动态响应能力、输出波形控制精度和电弧能量调控性能，实现焊接过程的稳定性控制；构建局部干法焊接电弧及熔滴过渡动态行为实时监测装置，探索引弧/重燃弧阶段电参数特性及其匹配关系与电弧建立和熔池快速形成的内在作用机制，掌握局部干法水下焊接引弧、重燃弧以及收弧等三阶段对焊接电源特性以及能量配置的不同需求，进一步提高水下电弧稳定性；在此基础上，进一步研究了去离子水环境下焊接电弧能量精细调控算法，对研制的核乏燃料池水下机器人局部干法焊接系统进行了优化。

    机器人水下焊接制造技术不仅可以满足海洋资源开发装备现场制造、在役修复的需要，还可以提升特种舰船以在恶劣环境下的自动化维保能力。本项目的技术成果可以助推国内水下机器人焊接技术的进步，有利于打破国外产品垄断和技术封锁，突破水下焊接机器人卡脖子技术瓶颈，研制适用于海工/核电/海上风电等大型水下结构物局部干法焊接作业的水下焊接机器人系统，实现水下远程遥操作及可靠焊接作业，有利于解决我国核电、海洋平台、舰船等大国重器以及人工岛礁、大型桥隧等国家重大工程水下结构物水下焊接制造作业长期受制于人的困境，因此具有广阔的应用前景。

    拟通过技术合作、入股、引入风投等方式，加快工程化进度，尽快推出相关技术产品，先从核电入手示范应用，然后拓展到海上风电、舰船等领域，实现产品技术迭代和市场推广。 本项目核心技术获得第七届中国国际互联网+大赛总决赛银奖（水下机器人焊接系统、2021）。