探究基于工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)線研究

徐永梅

摘 要：在科學技術不斷發(fā)展中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)已經(jīng)成為了工業(yè)生產(chǎn)的重要發(fā)展趨勢。特別是在PLC、傳感器的到來，可以有效提升生產(chǎn)精度、質(zhì)量、效率。工業(yè)機器人的出現(xiàn)改變了工業(yè)生產(chǎn)形式、方案，降低了人工勞動力投入量?；诖耍疚氖紫忍岢龉I(yè)機器背景與技術，進而探究工業(yè)機械人自動化生產(chǎn)線建設方案。

關鍵詞：工業(yè)機器人;自動化;生產(chǎn)線;方案

高新技術產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，為工業(yè)自動化生產(chǎn)提供了基礎支持，特別是工業(yè)機器人的出現(xiàn)，實現(xiàn)了工業(yè)領域的進一步發(fā)展。高新技術具有高風險、高回報、高投入、技術性強等特點，工業(yè)機器人的使用是一種創(chuàng)新和突破，整個流程伴有風險?，F(xiàn)如今，工業(yè)機器人雖然已經(jīng)得到了應用，但沒有發(fā)展到真正的智能程度，更多是以簡單的機器人、機械手作為生產(chǎn)工具，智能化生產(chǎn)是大趨勢。工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)作為工業(yè)發(fā)展、提高生產(chǎn)效率、推動企業(yè)發(fā)展的重要手段，而如何完善工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線是需要重點關注的問題。

1 工業(yè)機器人構(gòu)成

工業(yè)機器人是指面向工業(yè)領域的多關節(jié)機械手、高自由度的機械裝置，整體包含了機器人主體、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)三部分構(gòu)成。機械主體、執(zhí)行機構(gòu)，主要包括腕部、臀部、手臂等，部分工業(yè)機器人還設置了行走機構(gòu)。大部分工業(yè)機器人都有3-6個運動自由度，腕部有1-3個運動自由度。驅(qū)動系統(tǒng)主要涵蓋了動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)，可以讓執(zhí)行機構(gòu)做出相應動作?？刂葡到y(tǒng)是按照相關的輸入程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)、直行系統(tǒng)發(fā)出相關指令信號，并實現(xiàn)自動化控制。

2 工業(yè)機器人背景與技術

工業(yè)機器人的設計目的是為了提高生產(chǎn)力、解放勞動力、實現(xiàn)現(xiàn)代化操控，可以完成工業(yè)生產(chǎn)，是一種多軸聯(lián)動機械裝置。工業(yè)機器人借助網(wǎng)絡技術、傳感技術、機械技術，機器人動作，如抬、動、拿等均為自動化程序控制。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品不同，工業(yè)機器人形態(tài)也不同，有的配備刀具，有的配備機械手。機器人的到來表明了人類利用自然力量的能力，其主要核心要素寶苦口材料、動力、控制。使用要求為：高生產(chǎn)率、工作空間廣、占地面積小，結(jié)合車間生產(chǎn)工藝與產(chǎn)品要求，機械結(jié)構(gòu)部位主要是采用高強度、耐腐蝕的不銹鋼，盡可能加強機器人結(jié)構(gòu)的集成度。工業(yè)機器人動力為電力驅(qū)動系統(tǒng)，這樣機器人則可以更加快速、靈活的相應操作。工業(yè)機器人控制是通過計算機、PLC等實現(xiàn)操作，保證控制生產(chǎn)的精準度。

3 基于工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)線方案

工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線主要包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)、操控系統(tǒng)組成，其主要表現(xiàn)在：

3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

工業(yè)機器人是一個聯(lián)動的復雜系統(tǒng)，主要包括傳感系統(tǒng)、伺服驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、操作機構(gòu)組成。大體上可以劃分為控制中心、本體機械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動裝置?？刂浦行淖鳛檎麄€機器人的大腦，在計算機終端中存儲整個系統(tǒng)操作流程，下達任務驅(qū)動機械結(jié)構(gòu)運行。驅(qū)動機構(gòu)是由傳動系統(tǒng)、動力系統(tǒng)組成，根據(jù)系統(tǒng)下達的指令任務完成生產(chǎn)任務。機器人具有一定量的仿生部位，如手部、臀部、腕部以及行走部。當今工業(yè)機器人可以在三維空間展開各類的操作，可以實現(xiàn)自動操作、重復編程、防誤操作等，因此成為了工業(yè)生產(chǎn)領域的發(fā)展趨勢，能夠按時、保質(zhì)保量完成任務。其重要部件包括：

（1）傳感裝置。工業(yè)機器人的傳感器數(shù)量非常多，包括動力傳感器、視覺傳感器、激光傳感器等等，這些傳感器可以采集工業(yè)生產(chǎn)信息，從而實現(xiàn)自動化生產(chǎn)、自動化定位、自動化跟蹤、自動化生產(chǎn)等功能，所以傳感器是實現(xiàn)自動化的前提，可以保證工業(yè)機器人作業(yè)能力、環(huán)境適應性。

（2）控制器。數(shù)字技術、軟件技術作為工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)的基礎，在現(xiàn)代科學技術得支撐下，控制器性能在不同提升、發(fā)展，提高機器人控制的精準度，從而達成工業(yè)自動化生產(chǎn)要求。

（3）操作機。仿真設計、有限元分析、動態(tài)模型等技術實現(xiàn)了工業(yè)機器人系統(tǒng)的優(yōu)化設計。

（4）網(wǎng)絡通信。與網(wǎng)絡連接可以讓工業(yè)機器人運行更加自由、更加精準，具備網(wǎng)絡化能力，進一步完善工業(yè)機器人標準化系統(tǒng)。

（5）并聯(lián)機構(gòu)。數(shù)控技術不斷發(fā)展下衍生出了并聯(lián)機構(gòu)，是工業(yè)機器人長期發(fā)展所衍生出的新技術，有助于提升工業(yè)生產(chǎn)精度和高精度測量。并聯(lián)結(jié)構(gòu)在工業(yè)生產(chǎn)領域的應用十分廣泛，為工業(yè)機器人技術集成化、智能化發(fā)展提供了技術支撐。

3.2 控制系統(tǒng)設計

在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)當中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)已經(jīng)不是新鮮事物，而是在近二十年發(fā)展中不斷完善，達到了可用性非常強的階段。投入使用機器人生產(chǎn)，構(gòu)建機械生產(chǎn)流水線。其中，工位設定精度決定了生產(chǎn)質(zhì)量，同時工位也決定了操作系統(tǒng)、控制系統(tǒng)設計方案。如某汽車車架生產(chǎn)中，必須要根據(jù)其生產(chǎn)流程、生產(chǎn)組織設計。首先，要對車架焊接工藝、標準進行研究;其次，根據(jù)實際工藝標準總結(jié)焊縫和焊接點數(shù)量，確定車架焊接所需機器人數(shù)量和工位數(shù)量，從而滿足焊接要求和焊接工藝標準，實現(xiàn)自動化操作系統(tǒng)編程。

在編程方面主要有兩種形式，即示教器編程和軟件離線編程。示教器編程主要是結(jié)合機器人運動軌跡、動作路徑的一種編程語言，可以通過手動記錄方法得到機器人運動點，一步一步記錄信息，以編程流程為基準進行程序編程。軟件離線編程是通過計算機完成編程，需要先進行建模和程序設計，由技術人員進行軟件調(diào)試和試驗，從而判定編程內(nèi)容是否能夠滿足工業(yè)生產(chǎn)標準和使用要求。

3.3 自動化生產(chǎn)線操控系統(tǒng)

所謂的自動化操控就是將自動化生產(chǎn)設備、自動化技術應用到機械裝置中，以機器人設備為核心，結(jié)合網(wǎng)絡技術、信息技術以及其他的自動化生產(chǎn)裝置，機器人的出現(xiàn)推動了工業(yè)生產(chǎn)進步，也是信息技術、數(shù)字技術、自動生產(chǎn)技術的集成。該項技術未來會朝向智能化方向發(fā)展，技術表現(xiàn)主要包括以下幾點內(nèi)容：

（1）遠程控制方案。自動化生產(chǎn)借助通信技術、傳感器技術、自動化技術可以實現(xiàn)遠程操控，融合了網(wǎng)絡技術、現(xiàn)代技術，對機器人設備遠程操控，對整個生產(chǎn)線全方位的檢測與監(jiān)控，確保整個工業(yè)生產(chǎn)線的運行效率和質(zhì)量。同時，遠程控制方案還可以人工干預機械生產(chǎn)，有助于工業(yè)自動化調(diào)整、自動化控制。

（2）資源管理系統(tǒng)。資源管理系統(tǒng)就好比生產(chǎn)企業(yè)的倉庫，負責連接企業(yè)和制造工藝資源，實現(xiàn)工業(yè)技術的更新和提升，可以實時監(jiān)測生產(chǎn)技術，實現(xiàn)生產(chǎn)制造的信息化、自動化。再者，定位系統(tǒng)可以實現(xiàn)生產(chǎn)線的快速整定，打造更加完善的信息制造系統(tǒng)，提高生產(chǎn)線的安裝精度、質(zhì)量，讓整個生產(chǎn)流程更加透明。該項技術可以讓自動化管理朝向智能化管理方向發(fā)展，可以對不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)進行處理和指導，可以更有效處理突發(fā)性、臨時性問題。

（3）自動柔性管理技術。企業(yè)生產(chǎn)控制、管理流程非常復雜，這就需要有柔性自動化技術、控制一體化技術的支持。自動柔性管理技術可以進一步完善系統(tǒng)功能、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)開放性控制，保障信息管理無縫銜接，大部分工業(yè)機器人都會配備信息輸入、信息輸出模塊，這樣即可保障整個系統(tǒng)的可靠性，完成機械的便捷操作。如ABB工業(yè)機器人采用了DSQC651輸入模塊，整個模塊中有8路輸出、輸入以及2路模擬量輸出端口，每個端口都能夠滿足使用表霍尊，實現(xiàn)整個系統(tǒng)不同模塊的可靠連接。近些年自動化生產(chǎn)技術發(fā)展速度非常快，已經(jīng)實現(xiàn)了自動化焊裝、噴涂、裝配一體的生產(chǎn)線。如今我國機器人自動化生產(chǎn)技術還處在初期發(fā)展階段，是設備、生產(chǎn)轉(zhuǎn)型期，這就需要進一步加強機器人自動化的研究，從而滿足工業(yè)生產(chǎn)需求。

4 結(jié)語

綜上所述，隨著我國科學技術不斷發(fā)展，自動化技術已經(jīng)成為了工業(yè)發(fā)展趨勢，在這樣的生產(chǎn)背景下，改變了以往的工藝生產(chǎn)方式，這對工業(yè)生產(chǎn)改革有著顛覆性改變。在工業(yè)生產(chǎn)水平不斷提高的趨勢下，工業(yè)生產(chǎn)對工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)要求也進一步提升。增加了工業(yè)機器人使用數(shù)量，傳統(tǒng)機器人會被逐漸淘汰，逐漸朝向智能化生產(chǎn)方向轉(zhuǎn)變，不斷推動現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)技術發(fā)展。

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