機(jī)器人在自動(dòng)化裝配中的應(yīng)用

摘 要：隨著信息技術(shù)的快速發(fā)展，我國制造業(yè)取得了飛速發(fā)展，機(jī)器人在應(yīng)用自動(dòng)化裝配中極大的提高了工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)的效率，同時(shí)也降低了企業(yè)的運(yùn)營成本，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。因此本文在此基礎(chǔ)上就機(jī)器人在自動(dòng)化裝配中的應(yīng)用做了一定的研究，從而更好促進(jìn)我國制造業(yè)的發(fā)展進(jìn)程。

關(guān)鍵詞：機(jī)器人；自動(dòng)化裝配；應(yīng)用該

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.045

機(jī)器人技術(shù)在過去取得了快速發(fā)展，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)化裝配中，代替了人工將零件組合在一起最終形成產(chǎn)品的過程。將人從繁重的勞動(dòng)中解脫出來，同時(shí)機(jī)器人能夠很快速便捷地重復(fù)各種機(jī)械動(dòng)作，極大提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，同時(shí)也減少了企業(yè)的運(yùn)營成本。在傳統(tǒng)的自動(dòng)化裝配系統(tǒng)中都是通過人工流水作業(yè)完成各種零件的組裝過程，消耗了大量的人力物力，同時(shí)效率低下。因此，研究工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化裝配中的應(yīng)用就顯得十分有價(jià)值。

1 機(jī)器在自動(dòng)化裝配中應(yīng)用

隨著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，很多行業(yè)在近些年取得很大的發(fā)展，其中制造業(yè)為我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)做出了重要的貢獻(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人在各個(gè)行業(yè)的應(yīng)用，加速了各個(gè)行業(yè)的快速發(fā)展。工業(yè)機(jī)器人在自動(dòng)化裝配生產(chǎn)中的應(yīng)用具有重要的作用，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（1）提高產(chǎn)品的裝配效率和裝配周期，縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，能夠?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品快速上市和交付使用。

（2）最大程度降低因?yàn)槿藶橐蛩貙?dǎo)致的對于產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的干預(yù)和影響，提高產(chǎn)品的生產(chǎn)精度和自動(dòng)化水平，保證產(chǎn)品裝配質(zhì)量一致性，有效地減低了產(chǎn)品的故障率，提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）通過對于多機(jī)器人系統(tǒng)作用、機(jī)器人視覺檢測技術(shù)、機(jī)器人自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)、以及室內(nèi)定位技術(shù)的應(yīng)用，使得機(jī)器人能夠自主完成一些不連續(xù)的生產(chǎn)作用，同時(shí)提高了生產(chǎn)效率，為未來多機(jī)協(xié)調(diào)生產(chǎn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 機(jī)器人在自動(dòng)化裝配中的關(guān)鍵技術(shù)

2.1 機(jī)器人誤差校正技術(shù)

很多自動(dòng)化裝配環(huán)節(jié)對于機(jī)器人的精度要求較高，比如半導(dǎo)體行業(yè)、手機(jī)裝配行業(yè)，這時(shí)對于機(jī)器人定位誤差要求就很高。但是很多工業(yè)機(jī)器人的絕對定位精度均較差，與其重復(fù)定位精度相比誤差數(shù)量級相差。一般對于普通的裝配行業(yè)對于機(jī)器人重復(fù)定位要保障在0.1mm范圍內(nèi)，同時(shí)要保證其絕對定位精度在毫米級別的范圍內(nèi)。因此，對于機(jī)器人發(fā)展來說如何利用機(jī)器人誤差校正技術(shù)來最大程度提高其末端絕對定位精度就顯得至關(guān)重要，這個(gè)直接決定了機(jī)器人是否能夠被應(yīng)用很多高精密行業(yè)的關(guān)鍵因素。

2.2 鉆鉚多功能末端執(zhí)行器設(shè)計(jì)技術(shù)

鉆鉚多功能末端執(zhí)行器是機(jī)器人鉆鉚的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，需要在裝配環(huán)節(jié)完成鉆孔、锪窩、鉚接等工作任務(wù)。對于不同應(yīng)用場合的工業(yè)機(jī)器人，鉆鉚多功能末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)往往是不同，需要結(jié)合具體的裝配任務(wù)來進(jìn)行末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過程中要充分考慮到實(shí)際生產(chǎn)的需求，同時(shí)也要根據(jù)操作對象的特點(diǎn)來進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，合理的結(jié)構(gòu)能夠最大程度提高裝配任務(wù)的效率。

2.3 機(jī)器視覺技術(shù)

機(jī)器視覺技術(shù)是近些年發(fā)展最熱門的一項(xiàng)技術(shù)，通過把機(jī)器人技術(shù)和圖像處理技術(shù)有效的結(jié)合起來從而完成各種工業(yè)生產(chǎn)任務(wù)，大大提高了工業(yè)生產(chǎn)效率。機(jī)器視覺技術(shù)被引入機(jī)器人設(shè)計(jì)當(dāng)中，最大程度地提高了機(jī)器人的感知能力和智能化水平，使得機(jī)器人能夠通過視覺來感知周圍的工業(yè)環(huán)境，從而開展自主導(dǎo)航和自主工作的任務(wù)。在實(shí)際裝配現(xiàn)成就能夠使得機(jī)器人到指定地點(diǎn)完成任務(wù)，而不再像傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人只能被固定在具體的位置來完成具體的工作，這樣就能夠使得裝配環(huán)節(jié)更加自動(dòng)化和智能化，從而大大提高裝配效率。

2.4 離線編程技術(shù)

在實(shí)際裝配任務(wù)過程中，機(jī)器人對產(chǎn)品裝配操作都是離線程序驅(qū)動(dòng)。離線需要編制的程序主要為各個(gè)階段裝配任務(wù)制定科學(xué)合理的機(jī)器人關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)軌跡與末端運(yùn)動(dòng)軌跡，同時(shí)要通過機(jī)器人身上的傳感器完成角度和姿態(tài)的數(shù)據(jù)搜集，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號來驅(qū)動(dòng)機(jī)器人身上的各個(gè)關(guān)節(jié)電機(jī)運(yùn)動(dòng)的電機(jī)驅(qū)動(dòng)程序等。程序代碼執(zhí)行效率直接影響到機(jī)器人的操作效率。離線編程技術(shù)需要解決產(chǎn)品自動(dòng)生產(chǎn)操作程序的編制問題。

2.5 自主移動(dòng)技術(shù)

自主導(dǎo)航技術(shù)的應(yīng)用能夠使得工業(yè)機(jī)器人在裝配車間完成各種復(fù)雜的任務(wù)，基于激光雷達(dá)、超聲波傳感器以及各種姿態(tài)傳感器的應(yīng)用，同時(shí)搭載著ros操作系統(tǒng)使得機(jī)器人能夠在cpu中進(jìn)行實(shí)時(shí)建模，從而規(guī)劃出最佳的路徑，在運(yùn)動(dòng)過程中能夠有效規(guī)避障礙物，到達(dá)指定的地方完成相應(yīng)的任務(wù)。自主導(dǎo)航主要需要解決的各種工業(yè)環(huán)境對于傳感器的干擾問題以及如何優(yōu)化導(dǎo)航路徑等等。

2.6 自動(dòng)鉆孔技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人可以利用艙室三維數(shù)字模型快速確定孔的尺寸，完成造孔過程。以螺紋孔的加工為例，機(jī)械臂通過視覺識(shí)別或直接輸入待加工孔的空間位置來驅(qū)動(dòng)末端到加工位置。在第一位置，螺紋底孔由鉆孔工具（氣鉆、電鉆）加工，攻絲工具由刀具切換機(jī)構(gòu)置于加工位置直接加工螺紋。結(jié)果表明，該方法加工孔的位置和形狀精度明顯高于手工加工方法。但是有的機(jī)器人是依靠慣性導(dǎo)航的原理進(jìn)行鉆孔操作，在安裝導(dǎo)航支架時(shí)，對于支架的安裝精度要求較高，需要增加一個(gè)多自由度的系統(tǒng)來保障裝置可以自由的轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)在機(jī)器人支撐系統(tǒng)方面，一般要通過采用雙閉環(huán)控制系統(tǒng)來控制相應(yīng)的支撐結(jié)構(gòu)，通過精密的控制來保障結(jié)構(gòu)能夠滿足機(jī)械臂轉(zhuǎn)動(dòng)的需求，從而更好進(jìn)行自動(dòng)鉆孔的需求。

3 結(jié)語

綜上所示，機(jī)器人在自動(dòng)化裝配中的應(yīng)用大大提高自動(dòng)化轉(zhuǎn)配的效率，同時(shí)也提高了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)隨著機(jī)器視覺和人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，越來越先進(jìn)的技術(shù)被應(yīng)用機(jī)器人技術(shù)中，那么未來自動(dòng)化裝配作用將會(huì)獲得新的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]許輝，王振華，陳國棟等.基于距離精度的工業(yè)機(jī)器人標(biāo)定模型[J].制造業(yè)自動(dòng)化，2013，35（06）：1-4.

[2]杜寶瑞，馮子明，姚艷彬等.用于飛機(jī)部件自動(dòng)制孔的機(jī)器人制孔系統(tǒng)[J].航空制造技術(shù)，2010（02）：47-50.

[3]王建，劉浩，田威等.面向飛機(jī)自動(dòng)化裝配的制孔末端執(zhí)行器的設(shè)計(jì)[J].南京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，44（0S）：19-22.

作者簡介：張鵬（1984-），男，湖北武漢人，本科，講師，主要從事機(jī)械工程、無人機(jī)應(yīng)用技術(shù)方向研究。