智能制造與機器人應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)研究

于亞平

摘 要：隨著時代不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)也在不斷進步。近年來，我國已經(jīng)全面進入信息時代，數(shù)字化技術(shù)和智能化技術(shù)的廣泛應(yīng)用，為人們生活和生產(chǎn)奠定了良好基礎(chǔ)。汽車制造作為社會經(jīng)濟發(fā)展中的支柱行業(yè)，在新時代背景下也廣泛應(yīng)用先進科學(xué)技術(shù)，促進汽車制造向智能化和自動化趨勢發(fā)展。其中，將智能制造技術(shù)和機器人技術(shù)應(yīng)用到汽車制造行業(yè)，有效提高了汽車制造水平和效率，受到汽車制造行業(yè)的廣泛青睞，并且成為汽車行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢。因此，本文針對工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展概述進行分析，并結(jié)合其應(yīng)用現(xiàn)狀深入闡述，同時對智能制造與機器人技術(shù)在汽車行業(yè)中的具體應(yīng)用展開研究，希望能夠為專業(yè)人士提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：智能制造 機器人 應(yīng)用 關(guān)鍵技術(shù)

1 引言

當前世界范圍內(nèi)振興制造業(yè)戰(zhàn)略計劃有三個，包括美國先進制造戰(zhàn)略、德國4.0工業(yè)戰(zhàn)略以及中國2025制造戰(zhàn)略。雖然三個戰(zhàn)略的提出存在不同背景，但是發(fā)展核心基本相同，均是以智能制造為主?；仡欀悄苤圃彀l(fā)展進程可以看出，中國自改革開放以后以震驚世人的速度在進步。尤其汽車行業(yè)發(fā)展勢頭越來越迅猛，多樣化的汽車類型以及個性化的配置選擇，為汽車行業(yè)產(chǎn)品制造提出了更高需求。為保證汽車制造業(yè)在激烈的市場競爭中脫穎而出，現(xiàn)階段越來越多的企業(yè)將智能制造技術(shù)和機器人技術(shù)應(yīng)用到汽車制造中，推動汽車行業(yè)逐漸向智能化和自動化趨勢發(fā)展。

2 工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展簡述

工業(yè)機器人技術(shù)是人工智能技術(shù)中的重要組成部分之一。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，機器人技術(shù)也得到了進一步完善和優(yōu)化，并且逐漸應(yīng)用到各個領(lǐng)域?，F(xiàn)如今，機器人技術(shù)已經(jīng)成為世界各國研究和分析的重要領(lǐng)域，其發(fā)展水平能夠直接體現(xiàn)一個國家的綜合實力和發(fā)展水平。而談到該技術(shù)，首先要正視世發(fā)達國家的領(lǐng)先水平。以美國為例，作為科技發(fā)展第一強國，其在機器人技術(shù)應(yīng)用方面也處于尖端地位，不僅擁有世界第一個通用機器人這一專利，而且工業(yè)制造中第一個機器人也誕生于美國。現(xiàn)如今，機器人已經(jīng)在世界各國、各行各業(yè)生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用，不僅有利于提高生產(chǎn)效率和生產(chǎn)水平，還能夠解決一些人力和腦力無法解決的問題，成為建設(shè)現(xiàn)代化社會中的重要技術(shù)之一。與此同時，機器人技術(shù)的應(yīng)用，也并非制造工業(yè)制造方面。還逐漸深入到人們實際生活中，其中汽車制造就廣泛應(yīng)用了工業(yè)機器人技術(shù)?？梢钥闯?，機器人制造技術(shù)為社會發(fā)展和人類生活帶來了翻天覆地的變化，并且隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，該技術(shù)也會實現(xiàn)進一步的優(yōu)化和突破。

3 工業(yè)機器人應(yīng)用現(xiàn)狀分析

3.1 鑄件

汽車中包含多種工業(yè)配件，而鑄件主要是將工程材料進行熔化，使其形成精度準確、質(zhì)量良好的汽車配件。將機器人技術(shù)應(yīng)用到鑄件過程中，有利于提高鑄件效率和鑄件質(zhì)量。具體來說，機器人通過3D打印技術(shù)，能夠使材料在短時間內(nèi)形成模具。并且由機器人技術(shù)制造出的配件不僅精度滿足需求，還能夠減少人力勞動。另外，在傳統(tǒng)工程材料熔化過程中，熔化流程存在一定危險，會對操作人員人身安全造成一定威脅。而通過機器人完成此項操作，能夠充分保證鑄件操作的安全性和可靠性。

3.2 切割

在汽車制造過程中，切割機器人發(fā)揮著無可比擬的作用和功能，有利于充分提高汽車生產(chǎn)切割效率。尤其在科學(xué)技術(shù)不斷推動下，阻尼控制系統(tǒng)應(yīng)運而生，相對于傳統(tǒng)機器人切割技術(shù)而言，不僅優(yōu)化了定位功能，還完善了切割流程。使得汽車制造在切割過程中切削流越來越精細。

3.3 打磨與拋光

將工業(yè)機器人技術(shù)應(yīng)用到汽車制造中，能夠精確完成汽車鑄造產(chǎn)品，并且完整去除多余的材料邊緣。而傳統(tǒng)人工打磨和拋光方式，不僅需要浪費大量的時間和精力，還無法充分保證產(chǎn)品精度。應(yīng)用機器人技術(shù)能夠充分彌補傳統(tǒng)技術(shù)中的不足之處，其中材料去除率是機器人技術(shù)的重要功能之一，不僅適用于各種金屬材料，還能夠保證材料拋光表面光潔平整。

3.4 焊接

在汽車制造中，焊接技術(shù)的好壞能夠直接影響汽車制造水平。然而，由于汽車制造過程中，材料強度、焊接方式、焊接速度等需求不盡相同，稍有不慎將會直接影響焊接質(zhì)量。因此，在汽車材料焊接過程中，通過與編程機器人展開焊接工作，能夠有效提高焊接水平和焊接效率。

4 智能制造時代工業(yè)機器人技術(shù)發(fā)展趨勢

4.1 智能系統(tǒng)

隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，越來越多功能豐富、成本低廉的處理器和傳感器應(yīng)運而生，為機器人技術(shù)進一步優(yōu)化和完善奠定了良好基礎(chǔ)。在汽車制造過程中，一旦出現(xiàn)故障問題，機器人會及時通過感應(yīng)作出相應(yīng)的處理措施，并在聯(lián)動配合下完操作內(nèi)容?，F(xiàn)階段，專家和學(xué)者在研究機器人技術(shù)方面，將程序共享、信息互聯(lián)作為主要研究內(nèi)容，這也預(yù)示著在未來發(fā)展中，汽車制造能夠?qū)崿F(xiàn)機器人離線開發(fā)。并且相關(guān)軟件也會越來越人性化。

4.2 智能執(zhí)行器

在科技推動下，執(zhí)行器也越來越智能。并且在傳統(tǒng)位置編織器基礎(chǔ)上，將制動器、放大器等設(shè)備集中到同一封裝中。這也說明，在智能執(zhí)行器未來發(fā)展中，集成電路可靠性會越來越高，并且尺寸也會越來越小。有利于為汽車產(chǎn)品布線提供便利，同時節(jié)約成本，為汽車制造業(yè)創(chuàng)造最大化經(jīng)濟效益。

4.3 智能傳感器

智能傳感器在汽車行業(yè)制造中發(fā)揮重要作用，通過傳感器能夠?qū)⑵囆盘柼幚砗碗娮悠骷奈C械傳感器集中到一起，有利于在滿足汽車制造需求的同時減少制造成本。

4.4 分布式控制

傳統(tǒng)機器人控制柜在智能執(zhí)行器和智能傳感器廣泛應(yīng)用的同時，可能會逐漸淡出人們視線。而新興機器人的智能化和處理能力，主要通過處理器體現(xiàn)。具體來說，機器人所有處理器都有其特殊功能，通過連接網(wǎng)絡(luò)，機器人能夠與智能系統(tǒng)設(shè)備視線共享，從而提高機器人系統(tǒng)性?？梢钥闯?，工業(yè)機器人技術(shù)主要是依靠網(wǎng)絡(luò)、傳感器以及只能執(zhí)行器控制模塊化功能，從而使機器人能夠進行智能化操作。

5 工業(yè)機器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用

第一，應(yīng)用到零部件搬運中。在汽車制造過程中，企業(yè)可以為機器人配備相應(yīng)的搬運工具，使其能夠更加高效、高水平完成搬運工作。例如：安裝法蘭盤抓放工具。有利于機器人在接受指令后可以及時將汽車零件搬運到指定位置。

第二，車體焊接工作。工業(yè)機器人在汽車車體焊接工作中發(fā)揮不可替代的作用，車體焊接工作通常有兩種焊接模式，分別為電焊和弧焊。首先制造企業(yè)可以在焊接前編寫一套完整的焊接程序，并將其融入機器人系統(tǒng)中，而后為機器人配備相應(yīng)的工具，使其能夠在自行操作下完成焊接工作。為避免事物發(fā)生，在進行電焊時可以為機器人系統(tǒng)安裝智能傳感器，使機器人在焊接過程中嚴格按照程序展開工作，保證焊接工作高質(zhì)量完成。

第三，汽車噴漆和涂膠。工業(yè)機器人在汽車噴漆涂膠中發(fā)揮重要作用。首先，可以將噴漆程序制作成一套完整流程，并加入到機器人系統(tǒng)中，而后為機器人安裝噴漆工具，使其按照流程展開噴漆工作。另外，噴漆工具可以結(jié)合不同車型進行變換。通過機器人噴漆，不僅能夠提高噴漆效率和噴漆水平，還能夠降低人工噴漆中存在的失誤率。

6 工業(yè)機器人的應(yīng)用前景展望

上世紀60年代左右，是機器人發(fā)展的鼎盛時期，也是在這一時期，美國獲取了首個通用機器人專利。至1960年，美國柱坐標機器人誕生該機器人能夠?qū)崿F(xiàn)位置定點和控制軌跡的目標，是世界上第一臺應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中的機器人。結(jié)合機器人發(fā)展進程可以看出，在未來，機器人發(fā)展必然會向軟件硬件融合、虛擬現(xiàn)實融合、人員機器融合方向發(fā)展。具體可以從以下幾點分析：

第一，軟件硬件融合。人工智能技術(shù)在實際應(yīng)用過程中，需要以軟件系統(tǒng)作為支撐，因此對于機器人技術(shù)而言，軟件系統(tǒng)尤為重要。而構(gòu)建工業(yè)數(shù)字化車間，從規(guī)劃和布局進行分析，需要軟件和硬件融合使用，只開發(fā)硬件遠遠不夠，還要相關(guān)學(xué)者和轉(zhuǎn)件在軟件方面下苦工。由此可見，現(xiàn)階段從事智能制造技術(shù)的工作人員，不僅需要具備較強的專業(yè)技術(shù)水平，還要掌握先進的機器人控制技術(shù)。

第二，虛擬現(xiàn)實融合。機器人技術(shù)并非獨立形成，而是需要大量虛擬現(xiàn)實技術(shù)和仿真技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用。因此，在機器人技術(shù)未來發(fā)展和應(yīng)用中，專家和學(xué)者需要對虛擬現(xiàn)實技術(shù)融合使用進行深入分析。

第三，人員機器融合。機器人技術(shù)在未來發(fā)展過程中，需要業(yè)界人士深入思考，是否能夠?qū)⑷撕蜋C器相融合，使機器在替代人力勞動的同時具備獨立意識和判斷能力。

第四，并聯(lián)混合機器人。傳統(tǒng)機器人在制造過程中多為串聯(lián)形式。隨著科技不斷發(fā)展，并聯(lián)機器人也應(yīng)運而生。串并聯(lián)融合模式已經(jīng)成為機器人未來發(fā)展必然方向，汽油是在于兼容性更強、控制空間更大。而這一發(fā)展模式，也為機器人實現(xiàn)未來發(fā)展目標指明了方向、奠定了基礎(chǔ)。

7 結(jié)束語

綜上所述，現(xiàn)代社會發(fā)展迅速，人們對汽車的需求量也逐漸提升，將智能制造技術(shù)和機器人技術(shù)應(yīng)用到汽車制造中，已經(jīng)成為汽車行業(yè)未來發(fā)展的必然趨勢，本文通過分析智能技術(shù)和機器人技術(shù)在汽車行業(yè)具體應(yīng)用進行詳細分析，希望能夠為促進汽車制造業(yè)穩(wěn)定發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。

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