全自動(dòng)智能噴漆機(jī)器人的研究現(xiàn)狀及市場(chǎng)應(yīng)用

馬朝鵬 盧威斌 張晟銳 趙林峰

摘 要： 分析介紹了一種是可進(jìn)行自動(dòng)噴漆或噴涂其他涂料的全自動(dòng)智能噴漆機(jī)器人的研究現(xiàn)狀和市場(chǎng)應(yīng)用。隨著智能化科技的發(fā)展，智能化已經(jīng)成為了當(dāng)前科技發(fā)展的一種潮流，全自動(dòng)智能噴漆機(jī)器人憑借其安全可靠節(jié)能的特點(diǎn)將成為噴涂工業(yè)的潛力股。本文將對(duì)全自動(dòng)智能噴漆機(jī)器人的研究現(xiàn)狀進(jìn)行簡(jiǎn)單敘述，并將對(duì)其市場(chǎng)應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)單分析與預(yù)測(cè)。

關(guān)鍵詞： 智能噴漆；全方位移動(dòng)平臺(tái)；研究現(xiàn)狀；市場(chǎng)應(yīng)用

中圖分類號(hào)： 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： 文章編號(hào)：

一、全自動(dòng)智能噴漆機(jī)器人背景

機(jī)器人技術(shù)是近代自動(dòng)控制領(lǐng)域中呈現(xiàn)的一項(xiàng)新技術(shù)，并已成為當(dāng)代機(jī)械制造中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。采用該項(xiàng)技術(shù)，可明顯地提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，改良產(chǎn)品品質(zhì)，對(duì)改善勞動(dòng)條件和產(chǎn)品的快速質(zhì)量提升起著十分重要的作用，是加速實(shí)現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)機(jī)械化和自動(dòng)化的關(guān)鍵技術(shù)之一。

傳統(tǒng)的表面噴涂技術(shù)都是依靠工人手持噴漆頭進(jìn)行工作，根據(jù)手握按鈕力度的大小和與噴涂產(chǎn)品距離的遠(yuǎn)近來(lái)決定，所以噴涂不均勻，質(zhì)量難以保證。尤其對(duì)那些高精度產(chǎn)品，而且因?yàn)閲娡吭虾鞣N易揮發(fā)、有毒化學(xué)成分，會(huì)對(duì)工人和環(huán)境造成不可逆的損害。雖然這種原始的噴涂技法人工成本較低，但綜合來(lái)看已經(jīng)不符合時(shí)代的發(fā)展。自動(dòng)噴涂機(jī)的出現(xiàn)則彌補(bǔ)了上述缺點(diǎn)。但由于目前噴涂機(jī)只能完成一些簡(jiǎn)單的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，而被涂工件表面的多樣性及復(fù)雜性使得噴涂機(jī)的使用受到一定的限制[1]。隨著機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的不斷發(fā)展和完善，自動(dòng)噴涂機(jī)器人產(chǎn)品也逐漸被研發(fā)出來(lái)，并被應(yīng)用到了實(shí)際生產(chǎn)線中。

噴涂機(jī)器人最顯著的優(yōu)點(diǎn)是它不受外界有害氣體的影響，可以連續(xù)不斷的工作，這有效地提高了噴涂安全性和效率。傳統(tǒng)的噴漆機(jī)不具備智能操作系統(tǒng)，操作也比較費(fèi)時(shí)，同時(shí)傳統(tǒng)噴漆機(jī)的智能性也存在不足，所以人們迫切希望用全自動(dòng)智能噴漆機(jī)器人設(shè)備，來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)噴漆機(jī)器。

二、研究現(xiàn)狀

經(jīng)過(guò)前期噴涂技術(shù)和數(shù)字機(jī)器人技術(shù)的高速發(fā)展，當(dāng)前噴涂機(jī)器人技術(shù)已取得重大進(jìn)展，主要表現(xiàn)在以下方面：

1并聯(lián)機(jī)器人技術(shù) 采用并聯(lián)機(jī)構(gòu)，利用機(jī)器人技術(shù)實(shí)現(xiàn)高精度加工，剛度高，承載能力大。意大利 COMAU 公司研發(fā)了Smart NJ4系列機(jī)器人，其中空結(jié)構(gòu)使得所有焊槍的電纜和信號(hào)線都能穿行在機(jī)器人內(nèi)部，保障了機(jī)器人靈活性、穿透性和適應(yīng)性[2]。其次，標(biāo)準(zhǔn)和緊湊版本的自由選擇，能夠依據(jù)客戶的項(xiàng)目需求最優(yōu)化地配置現(xiàn)場(chǎng)布局。

2傳感系統(tǒng) 機(jī)器人的傳感系統(tǒng)包括視覺(jué)系統(tǒng)、聽覺(jué)系統(tǒng)、觸覺(jué)系統(tǒng)、嗅覺(jué)系統(tǒng)以及味覺(jué)系統(tǒng)等。這些傳感系統(tǒng)由一些對(duì)壓力、聲音、壓力、氣味、味道敏感的交換器組成。噴漆機(jī)器人實(shí)時(shí)感知環(huán)境情況，噴漆厚度等因素，以便做出改變，改善了機(jī)器人的作業(yè)性能和對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性。

3可靠性：由于微電子技術(shù)的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應(yīng)用，使機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。過(guò)去機(jī)器人系統(tǒng)的可靠性一般為幾千小時(shí)，而現(xiàn)在它們甚至可以每天工作24小時(shí)，而且適用于各種場(chǎng)合[4]。

三、發(fā)展趨勢(shì)

噴涂機(jī)器人作為一種綜合性的高新技術(shù)產(chǎn)品，會(huì)隨著各種高精尖技術(shù)的突破而不斷發(fā)展完善，從目前國(guó)際發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，主要具有以下趨勢(shì)：

1新技術(shù)的應(yīng)用將成熟的新技術(shù)應(yīng)用噴涂機(jī)器人上可以大大提高噴涂機(jī)器人工作性能及效率，如將現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)應(yīng)用到噴涂機(jī)器人上，可以使液壓驅(qū)動(dòng)為電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，從而減小噴涂機(jī)器人的體積并提高噴涂機(jī)器人噴涂效率；將磁泡儲(chǔ)存器取代磁盤儲(chǔ)存器，可以提高系統(tǒng)的可靠性，尤其是提高對(duì)油漆的適應(yīng)能力和噴涂機(jī)器人的整體性能。

2模塊化設(shè)計(jì)流程 直接通過(guò)人工持槍示教，同時(shí)編程、效果顯示。作業(yè)速度快，可適應(yīng)快速流水線?？刹寮Y(jié)構(gòu)和模塊化的設(shè)計(jì)，快速更換元器。部件維護(hù)可接近性好，便于維護(hù)保養(yǎng)。

3故障診斷技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于液壓驅(qū)動(dòng)的噴漆機(jī)器人，要有對(duì)伺服回路的故障診斷技術(shù)及維修技術(shù)。因?yàn)檫@個(gè)故障問(wèn)題容易與機(jī)電問(wèn)題混淆，如果沒(méi)有特殊手段就鑒定不了這類問(wèn)題的技術(shù)指標(biāo)，一旦出現(xiàn)故障和伺服性能變差，常規(guī)方法處理起來(lái)很不方便。

四、市場(chǎng)應(yīng)用

1隨著全球化進(jìn)程加快，人們對(duì)于汽車的需求也越來(lái)越大。汽車噴涂環(huán)節(jié)作為汽車制造中極為重要的一環(huán)，也最容易使人們對(duì)汽車質(zhì)量做出直接的評(píng)價(jià)，所以各汽車公司越來(lái)越注重這一環(huán)節(jié)。在汽車噴涂步驟中，噴涂機(jī)器人的使用越來(lái)越普遍，其可實(shí)現(xiàn)如轎車、旅行車、皮卡車、公交車等車身混線同時(shí)生產(chǎn)，提升了汽車裝配的自動(dòng)化程度及生產(chǎn)效率。隨著噴涂技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，高質(zhì)量的涂裝機(jī)器人能夠更好的開展涂裝工作。

2噴涂機(jī)器人已經(jīng)逐步進(jìn)入航空航天領(lǐng)域。美國(guó)率先將噴涂技術(shù)應(yīng)用在飛機(jī)制造上，數(shù)據(jù)顯示，噴涂機(jī)器人不但噴涂效率高，降低時(shí)間成本，而且噴涂質(zhì)量穩(wěn)定，尤其能滿足隱形飛機(jī)表面對(duì)電磁波反射的要求。[5]

參考文獻(xiàn)

[1]趙德安.靜電噴涂機(jī)器人變量噴涂軌跡優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究.江蘇.江蘇大學(xué)出版社.2012.

[2]王翠.可轉(zhuǎn)位刀片磨削加工上下料機(jī)器人控制系統(tǒng)研究.山東.山東大學(xué)出版社.2016.

[3]蘇玉靖.透明材料厚度檢測(cè)系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì).長(zhǎng)春理工大學(xué)出版社.2012.

[4]張小坤 CINCINNATI機(jī)器人開放式控制系統(tǒng)的開發(fā).東北大學(xué)2006.

[5]Wei Chen Trajectory Optimization of Spray Painting Robot for Complex Curved Surface Based on Exponential Mean Bézier Method JiangSu University 2017.