淺談工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造領(lǐng)域的應(yīng)用

孫建中

摘 要：目前我國(guó)許多領(lǐng)域都廣泛地應(yīng)用機(jī)器人代替人工進(jìn)行生產(chǎn)操作。作為一種人工智能產(chǎn)品，工業(yè)機(jī)器人結(jié)合了機(jī)械、傳感、操控和電子計(jì)算等多項(xiàng)技術(shù)。本文通過(guò)對(duì)汽車(chē)制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人特點(diǎn)的研究，進(jìn)一步分析工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為關(guān)注這一領(lǐng)域的人員提供一些參考意見(jiàn)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人 汽車(chē)制造 汽車(chē)裝配

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2017）10（a）-0094-02

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，越來(lái)越多的高科技設(shè)備運(yùn)用到了社會(huì)建設(shè)當(dāng)中。其中工業(yè)機(jī)器人在所有領(lǐng)域中占有最大的比重。而汽車(chē)制造業(yè)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用占整個(gè)市場(chǎng)的六成以上。對(duì)工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用情況進(jìn)行深入的了解，有利于為將來(lái)汽車(chē)制造業(yè)乃至整個(gè)工業(yè)制造領(lǐng)域的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

1 工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)

1.1 靈活性強(qiáng)

工業(yè)機(jī)器人可以根據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的需求，進(jìn)行安裝和調(diào)試。同傳統(tǒng)的汽車(chē)制造業(yè)的焊接機(jī)相比，工業(yè)機(jī)器人的靈活性和柔性更強(qiáng)。傳統(tǒng)焊接機(jī)一個(gè)型號(hào)只能對(duì)應(yīng)一種汽車(chē)類型進(jìn)行生產(chǎn)安裝，而由于工業(yè)機(jī)器人的靈活性強(qiáng)，只需要對(duì)其操作程序中的運(yùn)行方式和運(yùn)行路線進(jìn)行修改或重寫(xiě)，工業(yè)機(jī)器人就可以完全代替?zhèn)鹘y(tǒng)汽車(chē)焊接機(jī)，應(yīng)用到不同汽車(chē)類型和不同的汽車(chē)部位的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)[1]。

1.2 穩(wěn)定性高

由于工業(yè)機(jī)器人是按照事先寫(xiě)好的方程和設(shè)定好的路線進(jìn)行工業(yè)生產(chǎn)，所以相對(duì)于人工制造或者傳統(tǒng)機(jī)械制造來(lái)說(shuō)，工業(yè)機(jī)器人可靠性更強(qiáng)，穩(wěn)定性更高。例如，在汽車(chē)制造領(lǐng)域最為普遍的KUKA工業(yè)機(jī)器人，其工作精度最高可以達(dá)到0.02mm，這是人工或者傳統(tǒng)機(jī)器都無(wú)法達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)。人工操作中容易出現(xiàn)的焊接變形等問(wèn)題，通過(guò)使用KUKA機(jī)器人可以有效地杜絕，使汽車(chē)車(chē)體表面質(zhì)量提高。

1.3 功能性多

工業(yè)機(jī)器人的許多功能和特性都在很大程度上彌補(bǔ)了人工制造和傳統(tǒng)機(jī)器的不足。例如，在汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中，由于車(chē)身各部分零件的重量都很大，單靠人工搬運(yùn)不僅很難完成準(zhǔn)確定位，而且容易對(duì)各部分零件造成損害。而KUKA機(jī)器人的最高搬運(yùn)值可達(dá)1t，完全解決了這一問(wèn)題。此外，只要有充足的電量供應(yīng)和適時(shí)維修保養(yǎng)，工業(yè)機(jī)器人完全可以實(shí)現(xiàn)24h不間斷工作，大大提高了汽車(chē)制造的生產(chǎn)效率。

2 工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 零件搬運(yùn)

作為目前汽車(chē)制造領(lǐng)域最重要的設(shè)備之一，工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)都有著不同程度的應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造行業(yè)最基礎(chǔ)和最重要的應(yīng)用就是對(duì)汽車(chē)各部分零件進(jìn)行搬運(yùn)和組裝。例如，在工業(yè)機(jī)器人的末端法蘭盤(pán)安裝定點(diǎn)抓放裝置，就可以控制機(jī)器人去往指定的地點(diǎn)抓取汽車(chē)零部件，并搬到指定的位置完成放置動(dòng)作。整個(gè)過(guò)程不僅速度快耗時(shí)少，而且對(duì)于汽車(chē)零部件的損害也會(huì)降到最低。此外，操作人員可以根據(jù)不同部位不同形狀汽車(chē)零件的要求，在機(jī)器人末端安裝不同型號(hào)的抓放裝置執(zhí)行器，這樣即使是同一個(gè)機(jī)器人也可以完成不同型號(hào)的汽車(chē)的零件搬運(yùn)和組裝，從而使工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用面擴(kuò)大，達(dá)到節(jié)約資源，提高工作效率的目的。

2.2 車(chē)體焊接

除了零件搬運(yùn)這種基礎(chǔ)的工作，工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造車(chē)體焊接的環(huán)節(jié)也有著重要的應(yīng)用。車(chē)體焊接主要分為點(diǎn)焊和弧焊。點(diǎn)焊技術(shù)和弧焊技術(shù)在整個(gè)汽車(chē)車(chē)身的制造環(huán)節(jié)都占據(jù)著重要的地位。在車(chē)身焊接的過(guò)程中，能否規(guī)劃好焊接路線直接影響著車(chē)身質(zhì)量的好壞和性能的優(yōu)劣。而工業(yè)機(jī)器人就可以很好地解決這一問(wèn)題，例如，在工業(yè)機(jī)器人中安裝適合的焊接工具和運(yùn)行最適合的程序，能夠保證機(jī)器人在車(chē)身點(diǎn)焊的過(guò)程中，降低偏差，提高點(diǎn)焊的精確程度，達(dá)到更好的點(diǎn)焊效果。汽車(chē)車(chē)體弧焊環(huán)節(jié)也是如此，通過(guò)給機(jī)器人安裝高精度傳感器，利用計(jì)算機(jī)技術(shù)控制機(jī)器人的運(yùn)行路線和運(yùn)動(dòng)軌跡，此外也可以利用機(jī)器人圓弧插補(bǔ)和直線插補(bǔ)的特點(diǎn)，將弧線焊接和直線焊接相結(jié)合，達(dá)到更好的焊接效果。綜合點(diǎn)焊與弧焊，只依靠工業(yè)機(jī)器人就足以完成整個(gè)車(chē)體的焊接工作[2]。

2.3 車(chē)身噴涂

汽車(chē)噴涂環(huán)節(jié)主要包括車(chē)體外部噴漆和車(chē)身連接處涂膠。汽車(chē)制造業(yè)中對(duì)汽車(chē)車(chē)身的噴涂也可以依靠工業(yè)機(jī)器人來(lái)完成。例如，在工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行程序中添加車(chē)身噴涂程序，機(jī)器人就可以按照要求對(duì)車(chē)體表面進(jìn)行噴漆。同時(shí)，事先為機(jī)器人安裝適合的噴漆槍和噴漆泵等工具，機(jī)器人就可以根據(jù)車(chē)身形狀和面積，自主選擇最適合的噴漆工具，完成車(chē)體表面快速均勻噴漆，有效地避免了因人工操作速度慢和操作過(guò)程中出現(xiàn)的失誤，導(dǎo)致車(chē)體噴漆不均勻或者刮花等現(xiàn)象。除此之外，安裝了膠槍和膠泵，工業(yè)機(jī)器人就可以快速對(duì)車(chē)體需要密封的部位進(jìn)行膠封，且工業(yè)機(jī)器人會(huì)根據(jù)車(chē)身材料的物理特性和化學(xué)特性，針對(duì)不同部位涂抹不同厚度和形狀的汽車(chē)用膠，避免造成浪費(fèi)。

2.4 汽車(chē)裝配

汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于汽車(chē)裝配有專門(mén)的裝配機(jī)器人。相對(duì)于普通的工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，汽車(chē)裝配機(jī)器人擁有工作精度更高、工作柔性更好、工作范圍廣、并且能與其他系統(tǒng)配套使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著汽車(chē)制造業(yè)發(fā)展程度越來(lái)越高，對(duì)于汽車(chē)安裝速度和精度的要求也隨之增強(qiáng)，并且在汽車(chē)的各部分零配置當(dāng)中，精密的小配件越來(lái)越多，單靠人工裝配難以滿足生產(chǎn)進(jìn)度的要求。例如在汽車(chē)車(chē)門(mén)、汽車(chē)儀表盤(pán)、車(chē)身?yè)醢濉躏L(fēng)玻璃、車(chē)燈、車(chē)體電池、內(nèi)部座椅的安裝，以及汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)裝配的過(guò)程中，裝配機(jī)器人都發(fā)揮著重要的作用，不僅能提高汽車(chē)裝配的效率，而且為總裝配車(chē)間的其他裝配機(jī)器人的裝配工作打好基礎(chǔ)。

2.5 出廠前檢測(cè)

在完成了汽車(chē)零件生產(chǎn)、車(chē)體焊接、噴漆涂膠和裝配工作之后，一輛汽車(chē)基本上已經(jīng)制造完成。但是，在汽車(chē)出廠售賣(mài)正式投入使用之前，還有一項(xiàng)必不可少的環(huán)節(jié)，那就是汽車(chē)出廠前的安全性能檢測(cè)。由于安全性能檢測(cè)具有一定危險(xiǎn)性，完全依賴人工的操作可行性不大，因此使用機(jī)器人進(jìn)行汽車(chē)安全性能檢測(cè)是目前汽車(chē)制造領(lǐng)域最佳的選擇。例如，KUKA工業(yè)機(jī)器人的安全檢測(cè)系統(tǒng)主要包括了測(cè)量控制模塊和視覺(jué)傳感模塊。二者相結(jié)合主要可以用于獲取被測(cè)試零部件的圖像信息，并且通過(guò)與安全零部件的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比對(duì)，測(cè)算出其中存在的誤差，從而達(dá)到排除不合格零部件，提高安全系數(shù)的目的。此外，利用碰撞機(jī)器人可以模擬人在車(chē)內(nèi)的狀態(tài)，完成對(duì)汽車(chē)使用過(guò)程中發(fā)生意外碰撞的測(cè)試。將機(jī)器人的模式進(jìn)行調(diào)整，使其適應(yīng)汽車(chē)的運(yùn)行速度，保證其在發(fā)生碰撞的過(guò)程中既不發(fā)生損傷，又能通過(guò)最直接的方式，記錄汽車(chē)內(nèi)部在發(fā)生不同等級(jí)碰撞時(shí)的數(shù)據(jù)，通過(guò)分析數(shù)據(jù)，不斷改進(jìn)汽車(chē)性能，達(dá)到提高汽車(chē)安全指數(shù)的效果。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)汽車(chē)制造領(lǐng)域不斷迅猛發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造領(lǐng)域的重要性和不可替代性逐漸凸顯出來(lái)。在汽車(chē)制造行業(yè)工業(yè)機(jī)器人不斷應(yīng)用，能有效提高汽車(chē)生產(chǎn)效率和汽車(chē)生產(chǎn)質(zhì)量，大大降低人為原因造成的生產(chǎn)過(guò)程中的失誤，同時(shí)也縮短了汽車(chē)生產(chǎn)周期，為研發(fā)汽車(chē)新性能提高產(chǎn)品品質(zhì)爭(zhēng)取了時(shí)間。工業(yè)機(jī)器人的不斷發(fā)展和完善，勢(shì)必帶領(lǐng)整個(gè)汽車(chē)制造行業(yè)邁向新的高度，對(duì)此工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造領(lǐng)域的應(yīng)用具有不可匹敵的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1] 袁占江，馬娜.淺談汽車(chē)焊裝領(lǐng)域PLC對(duì)工業(yè)機(jī)器人的控制[J].河北企業(yè)，2015（6）：147.

[2] 王田苗，陶永.我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略[J].機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2014（9）：1-13.endprint