機(jī)器人在汽車(chē)智能制造中的應(yīng)用探討

王亞鋒

【摘 要】隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)也迎來(lái)了較好發(fā)展，特別是機(jī)器人在汽車(chē)領(lǐng)域被大量應(yīng)用，促使汽車(chē)制造從以往的人工變?yōu)榱酥悄苤圃?。就機(jī)器人來(lái)講，其主要由主體、驅(qū)動(dòng)與控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成，不僅可以避免被空間不足、環(huán)境惡劣等情況影響，也可大幅改善產(chǎn)品質(zhì)量與生產(chǎn)效率。因此，本文針對(duì)汽車(chē)智能制造中機(jī)器人的應(yīng)用做出了進(jìn)一步探究，對(duì)工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)智能制造中的應(yīng)用以及未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)給出了詳細(xì)的分析。

【關(guān)鍵詞】機(jī)器人；汽車(chē)智能制造；應(yīng)用

引言

汽車(chē)行業(yè)不僅是一種具有技術(shù)密集型特征的行業(yè)，也是一種典型的勞動(dòng)密集型行業(yè)，在制造、生產(chǎn)方面提出的精度與質(zhì)量要求相對(duì)較高，再加上人們生活水平不斷提升，汽車(chē)需求量也隨之不斷增加，消費(fèi)市場(chǎng)日益成熟，面對(duì)較快的更新?lián)Q代速度，為了充分滿(mǎn)足批量大、品種多，且品質(zhì)高等一系列制造要求，各汽車(chē)生產(chǎn)企業(yè)也開(kāi)始逐漸重視起了機(jī)器人在汽車(chē)智能制造中的應(yīng)用研究，也希望能夠以此來(lái)推動(dòng)汽車(chē)智能制造業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。

1、工業(yè)機(jī)器人的概況

當(dāng)下，具有可控制性、自動(dòng)性、以及可編程性等作用的機(jī)器人應(yīng)用較為廣泛，其是一種具有多種功能的、便于操作的機(jī)器，廣泛應(yīng)用于各種材料、工具以及零配件的裝置和移動(dòng)中。工業(yè)機(jī)器人（IR）主要應(yīng)用于工業(yè)行業(yè)中，具有良好的自由性、自主性、多軸聯(lián)動(dòng)性以及多個(gè)關(guān)節(jié)操作機(jī)械手的一種現(xiàn)代化的制造業(yè)自動(dòng)化裝置。

從技術(shù)層面來(lái)講，包含的技術(shù)層面有：①編程技術(shù)。在更換工作環(huán)境時(shí)，機(jī)器人可隨著變化快速投入到相應(yīng)的編程工作中，可在產(chǎn)品的特征基礎(chǔ)之上，對(duì)編程進(jìn)行合理的調(diào)整，特別是在面對(duì)較多品種的時(shí)候，在批量比較小的柔性制造中，進(jìn)行使用具備的優(yōu)勢(shì)可能性比較大；②擬人化。機(jī)器人當(dāng)中的機(jī)械結(jié)構(gòu)存在很多的特征，與人類(lèi)有著很大的相似度。例如：機(jī)器人可以像人類(lèi)一樣行走，用手抓每個(gè)部分等。通過(guò)各項(xiàng)特殊終端驅(qū)動(dòng)之間的密切配備，完成編程的相關(guān)工作之后，便可進(jìn)行各項(xiàng)操作和制造工作；③通用。在不同的環(huán)境當(dāng)中，機(jī)器人可以將不同的任務(wù)完成，以此體現(xiàn)出良好的溝通性；④臨床應(yīng)用。如果存在比較復(fù)雜和連貫的動(dòng)作，利用機(jī)器人可在有效的時(shí)間和空間中快速完成。

2、機(jī)器人在汽車(chē)智能制造中的應(yīng)用探究

2.1、點(diǎn)焊

針對(duì)現(xiàn)階段來(lái)講，點(diǎn)焊作業(yè)是機(jī)器人在騎車(chē)制造業(yè)應(yīng)用的最大領(lǐng)域，結(jié)合相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析可知，每輛汽車(chē)車(chē)身上大約有4000個(gè)焊點(diǎn)，這也充分體現(xiàn)出了機(jī)器人應(yīng)用于該領(lǐng)域的重要性。且隨著汽車(chē)也對(duì)焊接速度、精度提出的要求越來(lái)越高，電焊機(jī)器人在該領(lǐng)域也得到了更廣泛的應(yīng)用。其在該領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)在于，對(duì)于安裝面積小、作業(yè)環(huán)境寬闊，以及焊接火花高溫等一些由人力很難處理好的工作中，機(jī)器人不僅可以做出良好處理，也能夠促進(jìn)焊接速度、質(zhì)量的不斷提升。

2.2、裝配作業(yè)

適用于裝配作業(yè)的機(jī)器人多被叫作裝配機(jī)器人，多被投入到零件生產(chǎn)、部件裝配工作當(dāng)中。為對(duì)汽車(chē)零配件精度、裝配效率等有效改善，將工人從以往繁重的工作中解脫出來(lái)，使該機(jī)器人被廣泛應(yīng)用，并朝著國(guó)內(nèi)外各知名汽車(chē)企業(yè)的裝配生產(chǎn)線發(fā)展。整車(chē)裝配時(shí)，大件發(fā)動(dòng)機(jī)、小件儀表盤(pán)的裝配均需要裝配機(jī)器人從旁協(xié)助，方可更好地開(kāi)展工作。

2.3、噴涂工作

噴涂機(jī)器人能夠進(jìn)行自動(dòng)噴漆亦或?qū)ζ渌麌娡坎牧暇蛇M(jìn)行。目前，市場(chǎng)中的噴涂機(jī)器人主要分為：按照是否沿車(chē)身輸送鏈的運(yùn)行方向進(jìn)行水平移動(dòng)的機(jī)器人有帶軌道式與固定安裝式兩種；根據(jù)安裝位置的不同有懸臂式與落地式老年觀眾機(jī)器人。選取合適的機(jī)器人進(jìn)行噴涂工作，其便于在大空間中開(kāi)展較為復(fù)雜的工作軌跡，此外對(duì)小孔也能進(jìn)行靈活的插入內(nèi)部工作，對(duì)車(chē)體表面的噴漆工作完成以后，機(jī)器人可以有效提高噴涂的質(zhì)量，提高噴涂材料的利用率，且益于維護(hù)、操作。

2.4、搬運(yùn)和弧焊

在搬運(yùn)的過(guò)程中，機(jī)器人可實(shí)施車(chē)身焊裝線、搬運(yùn)物料以及碼垛等搬運(yùn)等工作，在具體的工作中，利用機(jī)器人可十分穩(wěn)定的將任務(wù)完成，并且靈活可靠。機(jī)器人的使用，幫助工作人員減少了工作量，使生產(chǎn)的效率得到了翻倍提升，為相關(guān)的搬運(yùn)工作提供了安全保障，也提升了員工工作的安全性。針對(duì)弧焊當(dāng)中的各項(xiàng)工作，機(jī)器人類(lèi)型有：熔化極焊接作業(yè)以及非熔化極焊接作業(yè)。在不同的環(huán)境和條件下，都可完成焊接工作，如在自動(dòng)送絲或熔化電極等條件下體現(xiàn)出來(lái)的優(yōu)勢(shì)特征非常明顯，如高質(zhì)量和高生產(chǎn)率等。在弧焊相關(guān)工作中，對(duì)于機(jī)器人的使用，得到了很多企業(yè)的青睞。

2.5、技術(shù)方面

在高性能的計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)支持下，數(shù)字化車(chē)間通過(guò)計(jì)算機(jī)和虛擬現(xiàn)實(shí)的技術(shù)，提高工藝品的質(zhì)量，據(jù)統(tǒng)計(jì)，將數(shù)字化車(chē)間技術(shù)應(yīng)用于實(shí)際中取得了顯著效益：（1）汽車(chē)產(chǎn)品上市時(shí)間明顯縮短了30%；（2）汽車(chē)整體的設(shè)計(jì)、修改等耗時(shí)降低65%；（3）在車(chē)間工藝規(guī)劃時(shí)間上縮短了40%；（4）車(chē)間生產(chǎn)產(chǎn)能提升了15%；

3、機(jī)器人的應(yīng)用發(fā)展趨勢(shì)

在社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，以及汽車(chē)行業(yè)不斷創(chuàng)新背景下，機(jī)器人的應(yīng)用范圍、地位也會(huì)隨之得到進(jìn)一步拓展與提升。針對(duì)現(xiàn)階段來(lái)講，應(yīng)注重各種新型結(jié)構(gòu)的研發(fā)，從而全面是英語(yǔ)不同場(chǎng)合的應(yīng)用需求，特別是多自由度、多關(guān)節(jié)機(jī)器人的開(kāi)發(fā)，應(yīng)給予足夠重視。同時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度、精度也要給予進(jìn)一步提升，適當(dāng)機(jī)器人重量、占有空間，機(jī)器人功能部件也要嘗試實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化。此外，針對(duì)具有視覺(jué)、測(cè)距，以及觸覺(jué)等傳感器、檢測(cè)器件的研制上，應(yīng)適當(dāng)加大投入力度，這樣在實(shí)際作業(yè)中，機(jī)器人就可以通過(guò)相關(guān)傳感器特點(diǎn)來(lái)更便捷的進(jìn)行狀態(tài)檢測(cè)、模式識(shí)別等操作，進(jìn)一步提升作業(yè)效率。

4、具體應(yīng)用案例

當(dāng)前為工業(yè)4.0的時(shí)代，其中的主題便是工廠+智能生產(chǎn)。在全新的工業(yè)背景下，汽車(chē)企業(yè)要進(jìn)一步完善網(wǎng)絡(luò)化、分布式的生產(chǎn)設(shè)施，在對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行控制的過(guò)程中，針對(duì)產(chǎn)生的一系列復(fù)雜問(wèn)題，要提升人、機(jī)器與資源之間的溝通和交流。此外，設(shè)備的高度標(biāo)準(zhǔn)化以及模塊化系統(tǒng)，會(huì)將制造汽車(chē)的成本進(jìn)行大幅度縮減，并保持持續(xù)性的高強(qiáng)度工作，借助傳感設(shè)備和3D打印設(shè)備等，對(duì)零部件的生產(chǎn)和加工精密度進(jìn)行提高，有效減少了失誤率和風(fēng)險(xiǎn)。例如：寶沃的中德智造示范工廠。該工廠為德國(guó)制造的代表性企業(yè)，對(duì)于智能工廠的建設(shè)，滿(mǎn)足了4.0現(xiàn)代化工廠的要求，其中的智能制造體系非常先進(jìn)，因此，在“2017年中德智能制造合作試點(diǎn)示范項(xiàng)目”中成功入選。在工廠中，對(duì)于生產(chǎn)線的使用，為非常先進(jìn)的生產(chǎn)線：八車(chē)型柔性生產(chǎn)線。這種生產(chǎn)線的使用十分靈活，不死板，可對(duì)各種車(chē)型同時(shí)生產(chǎn)，之后還可實(shí)施定制化的生產(chǎn)以及車(chē)輛開(kāi)發(fā)，集中了沖壓、焊裝、檢測(cè)和物流等。這一柔性化生產(chǎn)線的建立，實(shí)現(xiàn)了17種顏色系統(tǒng)，可進(jìn)行汽油以及混合動(dòng)力等生產(chǎn)。此外，在柔性制造當(dāng)中，機(jī)器人可自己對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合環(huán)境的變化進(jìn)行變化，滿(mǎn)足不同客戶(hù)的個(gè)性化需求。在車(chē)間當(dāng)中，使用的每一項(xiàng)自動(dòng)化技術(shù)都非常先進(jìn)，有550臺(tái)機(jī)器在同時(shí)工作，可完成整個(gè)制造汽車(chē)的流程。利用智能化生產(chǎn)體系的構(gòu)建并通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)化設(shè)施生產(chǎn)，真正實(shí)現(xiàn)了滿(mǎn)足了供應(yīng)鏈、制造等一系列環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)化和智慧化需求。

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（作者單位：精誠(chéng)工科汽車(chē)系統(tǒng)有限公司底盤(pán)研究院）