工業(yè)機器人在制造業(yè)中的應(yīng)用

黃曉輝

（上海振華重工（集團）股份有限公司 上海 200125）

1 引言

隨著我國社會經(jīng)濟發(fā)展進步，工業(yè)機器人技術(shù)不斷發(fā)展，工業(yè)機器人在實際應(yīng)用中已經(jīng)從以往的手動操作逐漸發(fā)展為半自動化操作，當(dāng)前已經(jīng)基本實現(xiàn)全自動化操作。工業(yè)機器人的各項操作主要是通過多關(guān)節(jié)機械手等機構(gòu)實現(xiàn)，在融入智能化以及自動化理念之后，實現(xiàn)機電一體化，有著非常高的可操作性，將其應(yīng)用在制造業(yè)中，能夠滿足當(dāng)前制造行業(yè)的發(fā)展需要，使制造行業(yè)的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)安全性有顯著提高。就當(dāng)前發(fā)展趨勢而言，工業(yè)機器人在制造業(yè)中的應(yīng)用還會向著更加高級方向發(fā)展，在制造業(yè)中的地位以及所發(fā)揮的作用越來越重要，應(yīng)用范圍也將更加廣泛，本文就此展開了研究分析。

2 工業(yè)機器人的發(fā)展

2.1 機械結(jié)構(gòu)

當(dāng)前制造業(yè)中所應(yīng)用的機器人已經(jīng)基本上能夠按照預(yù)先設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)半自動化生產(chǎn)，操作人員只需要輸入操作指令或者代碼，機器人將會執(zhí)行相應(yīng)的操作程序，完成生產(chǎn)任務(wù)。工業(yè)機器人發(fā)展最初階段，主要是模仿人的手臂設(shè)計，向其中加入驅(qū)動系統(tǒng)以及固定結(jié)構(gòu)，這種工業(yè)機器人屬于最為原始的機器人。之后隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的設(shè)計理念不斷創(chuàng)新和完善，工業(yè)機器人設(shè)計中逐漸加入了自動化、智能化操作系統(tǒng)。目前制造業(yè)生產(chǎn)中所使用的工業(yè)機器人有3～6個自由度，驅(qū)動系統(tǒng)包含有傳動裝置以及液壓動力裝置等，操作系統(tǒng)主要是輸入各項運行程序和指令。

2.2 理論建設(shè)

制造業(yè)生產(chǎn)過程中所用到的工業(yè)機器人操作程序相對較為簡單，但是在設(shè)計階段會用到非常多的專業(yè)性知識，比如機械原理、線性代數(shù)、機電一體化等，另外，懸臂式機器人還需要有動力學(xué)以及運動學(xué)等方面知識和先進控制方式、軌跡規(guī)劃等。另外，深?？蒲幸约暗窃掠媱澋人玫降臋C器人也都屬于工業(yè)機器人。

3 工業(yè)機器人在制造業(yè)中的應(yīng)用

3.1 焊接機器人在制造也的應(yīng)用

焊接工作有著非常大的勞動強度，對焊接人員要求十分嚴(yán)格，焊接作業(yè)環(huán)境往往十分惡劣。焊接機器人的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對這些問題的有效解決，焊接機器人種類較多，根據(jù)不同的應(yīng)用場所選擇相對應(yīng)的機器人，當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的是多關(guān)節(jié)機器人，能夠在空間內(nèi)實現(xiàn)任意動作，焊槍姿態(tài)以及空間能夠任意調(diào)整，有著非常好的應(yīng)用效果。

工業(yè)機器人中40%左右為焊接機器人，根據(jù)不同焊接工藝，分為點焊和弧焊兩種。焊接機器人最開始應(yīng)用在汽車行業(yè)，汽車底盤、消聲器、座椅骨架等方面的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，使用焊接機器人進行汽車零部件的角接和塔接，能夠使汽車安全性得到有效保證。比如豐田公司所使用的點焊機器人，在實際應(yīng)用中焊接質(zhì)量有了明顯提高，整個焊接生產(chǎn)線得到優(yōu)化，生產(chǎn)線長度有了明顯縮短。

當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中對焊縫位置精度方面的要求越來越高，焊接機器人搭配激光傳感器、電弧傳感器等先進技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對焊縫的自動跟蹤焊接，在焊接過程中自動改變焊接順序和焊接軌跡。另外，焊接機器人在造船業(yè)、鐵路機械等方面也有著非常廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用優(yōu)勢明顯，焊接質(zhì)量能夠得到保證，焊接穩(wěn)定性好，能夠避免工作人員在過于惡劣環(huán)境下作業(yè)，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率有明顯提高。

3.2 搬運機器人在制造業(yè)的應(yīng)用

機器人在實際應(yīng)用中不僅可以根據(jù)指揮執(zhí)行相應(yīng)程序，同時還能根據(jù)預(yù)先編制指令運行，在物流配送、貨物運輸以及包裝等方面同樣有著十分廣泛的應(yīng)用。

早在上世紀(jì)六十年代，工業(yè)機器人就已經(jīng)開始應(yīng)用在搬運作業(yè)中，當(dāng)前世界范圍內(nèi)有超過10萬臺搬運機器人，在大中型重物搬運方面有著非常好的應(yīng)用效果。當(dāng)前搬運機器人在機械制造、電子工業(yè)等方面的應(yīng)用技術(shù)越來越成熟。化工行業(yè)涉及環(huán)保、石油、能源等多個領(lǐng)域，實際生產(chǎn)過程中危險性高，當(dāng)前化工生產(chǎn)過程中的人工作業(yè)方式存在有非常大危險性，對于工作人員的生命健康有著嚴(yán)重的影響和威脅，應(yīng)用搬運機器人，一方面能夠節(jié)約勞動力資源，使生產(chǎn)效率有顯著提高，另一方面還能滿足技術(shù)安全等方面要求，保證整個作業(yè)的安全、順利展開。

搬運機器人屬于高新技術(shù)，融合多個不同學(xué)科領(lǐng)域，主要研究有六軸搬運機器人等?，F(xiàn)階段負(fù)載最大機器人其負(fù)荷能力高達1300kg，能夠?qū)崿F(xiàn)垂直5m范圍內(nèi)作業(yè)，在鑄造業(yè)、建材行業(yè)等有著非常廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前國內(nèi)常見的搬運機器人多為并聯(lián)機器人，有2～6個自由度，比如說Delta機械手，在實際應(yīng)用中能夠任意角度擺放物品，其精度可以控制在±0.1mm，相比于國外搬運機器人，我國當(dāng)前在搬運機器人方面的研究較晚，更多的集中在實驗室研究階段，很少有應(yīng)用在實際生產(chǎn)中的產(chǎn)品。

4 工業(yè)機器人的發(fā)展

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進步，不斷有新的材料出現(xiàn)并應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，世界范圍內(nèi)將機器人列入未來主要發(fā)展領(lǐng)域，尤其是隨著計算機以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，將計算機技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)機器人中，工業(yè)機器人的操作精度以及可操作性會有顯著提高。工業(yè)機器人應(yīng)用在實際生產(chǎn)中，在企業(yè)方面，能夠顯著提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本；在職工方面，能夠代替人工進行一些體力勞動，在惡劣條件下工作，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

5 結(jié)語

當(dāng)前制造業(yè)對工業(yè)機器人的需求越來越大，尤其是智能化水平高的機器人，能夠更好的滿足制造業(yè)多元化生產(chǎn)需要，使制造業(yè)生產(chǎn)水平得到提高。當(dāng)前企業(yè)更多的是需要能夠?qū)崿F(xiàn)全自動化生產(chǎn)的機器人，同時機器人需要有足夠的穩(wěn)定性以及操作可靠性。多功能機器人是未來工業(yè)機器人的一個發(fā)展方向，有著多功能操作工藝機器人更受制造業(yè)歡迎。

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