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    工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的實(shí)際運(yùn)用

    2020-12-28 01:09:55周旺發(fā)權(quán)利紅薛強(qiáng)左玉梅劉彥
    關(guān)鍵詞:工業(yè)機(jī)器人智能制造工業(yè)生產(chǎn)

    周旺發(fā) 權(quán)利紅 薛強(qiáng) 左玉梅 劉彥

    【摘?要】工業(yè)產(chǎn)業(yè)智能化的實(shí)現(xiàn),標(biāo)志著我國已經(jīng)步入到工業(yè)生產(chǎn)強(qiáng)國之列,全自動(dòng)生產(chǎn)模式極大緩解企業(yè)人力資源的投入壓力,增強(qiáng)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)收益?;诖耍恼乱怨I(yè)機(jī)器人為切入點(diǎn),分析我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀,闡述工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì),并對(duì)工業(yè)機(jī)器人在智能制造體系中的應(yīng)用及前景進(jìn)行研究。

    【關(guān)鍵詞】工業(yè)機(jī)器人;智能制造;工業(yè)生產(chǎn)

    引言:

    工業(yè)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí)下,為我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力整體提升奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。通過智能技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的更新,其在工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)中,可實(shí)現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、柔性化的機(jī)械加工,保證實(shí)際生產(chǎn)與預(yù)期制定的目標(biāo)形成精準(zhǔn)對(duì)接,以此來有效規(guī)避工業(yè)生產(chǎn)中的誤差問題。工業(yè)機(jī)器人作為近年來的新興技術(shù)載體,通過智能技術(shù)的實(shí)現(xiàn),可保證在固有生產(chǎn)空間下依托于模糊算法、網(wǎng)絡(luò)算法等,對(duì)當(dāng)前運(yùn)行軌跡進(jìn)行監(jiān)測(cè),并通過設(shè)備載體實(shí)現(xiàn)精度化操控,以此來增強(qiáng)智能制造產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。本文則是針對(duì)工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行探討,僅供參考。

    一、我國工業(yè)機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀

    從現(xiàn)有的社會(huì)發(fā)展形勢(shì)來看,工業(yè)機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)逐漸加大,特別是對(duì)于自主類研發(fā)體系來講,其可有效縮短我國與發(fā)達(dá)國家的工業(yè)生產(chǎn)差距。但從工業(yè)機(jī)器人實(shí)際研發(fā)進(jìn)度來看,與工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)國家相比,我國工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)正處于初步階段。從上世紀(jì)60年代末,國外工業(yè)機(jī)器人制造體系的建設(shè),極大推動(dòng)整個(gè)工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,在我國相關(guān)政策的落實(shí)下,以市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)為核心的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)逐漸在市場(chǎng)中嶄露頭角。伴隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升,工業(yè)機(jī)器人也不僅僅局限在工業(yè)生產(chǎn)制造過程中,而是通過教育、醫(yī)療器械等方面的綜合化應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了全面推動(dòng)工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

    在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用下,可有效提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性、精度性以及對(duì)工作人員進(jìn)行減負(fù)。例如,通過工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)電弧焊、噴涂以及物品傳輸?shù)?,整個(gè)自動(dòng)化體系無需人工進(jìn)行操作,這樣便可有效降低因人工操作不規(guī)范運(yùn)行所產(chǎn)生的安全問題。此外,在信息技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、VR技術(shù)等綜合應(yīng)用下,可以進(jìn)一步保證工業(yè)生產(chǎn)中智能化與自動(dòng)化的有機(jī)結(jié)合,令產(chǎn)品生產(chǎn)達(dá)到保質(zhì)保量的實(shí)際效用。

    根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示2010年到2020年期間,我國工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)由原有的16.6萬臺(tái)銷售額上升到32.8萬臺(tái)的銷售數(shù)量,其已經(jīng)占據(jù)全世界工業(yè)機(jī)器人總銷售額的32%。從數(shù)據(jù)中可以看出,工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用過程中所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)處于逐步上升狀態(tài),這對(duì)于我國工業(yè)生產(chǎn)以及機(jī)器人制造產(chǎn)業(yè)來講,則可為其提供豐富的利潤(rùn)進(jìn)一步達(dá)到以經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)為反饋的技術(shù)創(chuàng)新,為我國機(jī)器人自主研發(fā)體系的完善奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

    二、工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

    (一)增強(qiáng)生產(chǎn)效益

    傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中,是以人力資源作為產(chǎn)品生產(chǎn)線的主要載體,通過人工完成各類機(jī)械部件的操控以及加工,這對(duì)于生產(chǎn)型企業(yè)來講,人力資源不僅消耗大量的生產(chǎn)成本,而且人們?cè)诠ぷ鬟^程中一旦出現(xiàn)環(huán)節(jié)性錯(cuò)誤問題,則必然造成整個(gè)生產(chǎn)線面臨著產(chǎn)品部件誤差的嚴(yán)重現(xiàn)象,進(jìn)而令整個(gè)企業(yè)面臨著經(jīng)濟(jì)損失。依托于工業(yè)機(jī)器人,則可在工業(yè)生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化操控,且工業(yè)機(jī)器人在運(yùn)行過程中完全依靠系統(tǒng)指令無需承受工業(yè)高強(qiáng)度生產(chǎn)所產(chǎn)生的人類負(fù)面情緒問題,這樣依托于系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的設(shè)定,可有效保證整個(gè)生產(chǎn)工序的精度性與穩(wěn)定性,進(jìn)而為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。

    (二)實(shí)現(xiàn)柔性化生產(chǎn)

    從設(shè)備組成方面,綜合型系統(tǒng)在執(zhí)行指令的過程中,可通過功能拓展實(shí)現(xiàn)與其他設(shè)備的有效鏈接,保證在生產(chǎn)過程中可以通過集成系統(tǒng)的多節(jié)點(diǎn)指令下達(dá)實(shí)現(xiàn)柔性化操作。這對(duì)于企業(yè)而言,可有效保證在現(xiàn)有的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)機(jī)器人與其它操作設(shè)備的穿插式應(yīng)用,提高工業(yè)生產(chǎn)柔性。例如,通過在生產(chǎn)設(shè)備上安裝傳感部件,可對(duì)生產(chǎn)線上的工作狀態(tài)進(jìn)行掃描,分析出生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)行信息,并實(shí)時(shí)反饋到工業(yè)機(jī)器人中,令工業(yè)機(jī)器人下達(dá)操控指令,完成系統(tǒng)化操控,提高實(shí)際制造精度。

    三、工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的實(shí)際運(yùn)用

    (一)鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)

    鋼鐵企業(yè)中智能制造生產(chǎn)線具有較高的綜合性,在不同生產(chǎn)模式的融合應(yīng)用下,可有效增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行效率。首先,工業(yè)機(jī)器人拆捆功能的實(shí)現(xiàn)。依托于工業(yè)機(jī)器人,可將設(shè)備內(nèi)的機(jī)械臂組件直接作用到是鋼卷拆卸工序中,此過程中工業(yè)機(jī)器人可完全替代人工,且在相關(guān)操控參數(shù)的設(shè)定下,可實(shí)時(shí)對(duì)鋼卷設(shè)施進(jìn)行裁剪,以簡(jiǎn)化廢料處理工序。其次,工業(yè)機(jī)器人取樣功能的實(shí)現(xiàn)。依托于傳感設(shè)備對(duì)設(shè)備中鋼鐵部件進(jìn)行掃描,擇取取樣機(jī)中的模板,并按照相應(yīng)程序自動(dòng)將采樣設(shè)備貼加標(biāo)簽,并傳輸?shù)搅隙费b置中,此過程中無需人工進(jìn)行操作便可實(shí)現(xiàn)全過程加工,提高實(shí)際操控精度。再次,工業(yè)機(jī)器人貼簽功能的實(shí)現(xiàn)。在鋼卷加工完成后,機(jī)器人可自動(dòng)對(duì)其進(jìn)行標(biāo)簽處理,在主操控系統(tǒng)集成功能的支持下,機(jī)器人可自動(dòng)采集到鋼卷的數(shù)據(jù)信息,然后通過信息反饋系統(tǒng),自動(dòng)打印出符合鋼卷尺寸的相關(guān)參數(shù)信息并真空貼加到鋼卷設(shè)施中。與此同時(shí),在機(jī)械臂運(yùn)行過程中,其可針對(duì)系統(tǒng)反饋的信息對(duì)機(jī)械臂的運(yùn)行路徑進(jìn)行空間定位,以提高標(biāo)簽貼加的協(xié)調(diào)性,極大程度的解決人工貼簽不規(guī)范的問題。最后,工業(yè)機(jī)器人行車功能的實(shí)現(xiàn)。鋼鐵生產(chǎn)與傳輸過程中,行車自動(dòng)化、智能化的應(yīng)用,可通過相應(yīng)指令參數(shù)的設(shè)定,解決人工現(xiàn)場(chǎng)操控問題,其只需要在固有的路徑內(nèi)進(jìn)行參數(shù)界定,便可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操控,確保鋼卷吊運(yùn)與庫位之間的路徑對(duì)接。從企業(yè)運(yùn)作形式來看,無人行車功能的運(yùn)用,可通過各類設(shè)備載體之間的集成功能,在整體操控體系下實(shí)現(xiàn)柔性化對(duì)接。例如,工業(yè)機(jī)器人在行駛過程中,可通過信息反饋功能,實(shí)時(shí)辨別出其他設(shè)備操控模式對(duì)現(xiàn)有行車路徑所造成的影響,然后制定出最優(yōu)路徑,避免設(shè)備與設(shè)備之間產(chǎn)生沖突問題。在系統(tǒng)空間定位技術(shù)的支持下,無人行車可最大限度保證鋼卷運(yùn)輸?shù)臅r(shí)效性,保障企業(yè)安全、穩(wěn)定的運(yùn)行。

    (二)汽車企業(yè)生產(chǎn)

    汽車批量生產(chǎn)中,主要是以生產(chǎn)線運(yùn)營(yíng)模式為主,傳統(tǒng)人工流水線的操作,儼然無法滿足實(shí)際生產(chǎn)需求,且將加大企業(yè)的生產(chǎn)成本。通過引入工業(yè)機(jī)器人,則可在多處操作環(huán)節(jié)取代人工進(jìn)行自動(dòng)化、智能化操控,且在相關(guān)技術(shù)的更新下,自動(dòng)生產(chǎn)線的性能也隨之持續(xù)性優(yōu)化。第一,在對(duì)汽車部件進(jìn)行焊接時(shí),由于生產(chǎn)線呈現(xiàn)出一定的固定性,在設(shè)定完操控程序之后,便可令設(shè)備在當(dāng)前生產(chǎn)環(huán)節(jié)呈現(xiàn)出一定的空間屬性,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化操控。焊接工序的設(shè)定,則是在生產(chǎn)線傳感器裝置的輔助下,通過信息監(jiān)測(cè)與反饋,對(duì)工業(yè)機(jī)器人焊接進(jìn)行指令控制,保證焊接工序可正確作用到汽車部件中,當(dāng)焊接完成后,可通過生產(chǎn)線的終端設(shè)備進(jìn)行監(jiān)測(cè),分析出汽車部件焊接質(zhì)量是否滿足實(shí)際生產(chǎn)需求,此類自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn),可進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量。第二,汽車部件在運(yùn)輸過程中,可通過工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)分揀功能,將不同類型的汽車組件進(jìn)行自動(dòng)傳輸,且可針對(duì)配件屬性自動(dòng)切換為不同的抓取設(shè)備,此過程則是依托于視覺識(shí)別系統(tǒng),查證出部件的類型,并將信息反饋到操控系統(tǒng)中,以驅(qū)動(dòng)不同類型機(jī)械臂進(jìn)行操作,達(dá)到資源節(jié)約的效用。第三,在對(duì)汽車部件進(jìn)行噴涂作業(yè)時(shí),傳統(tǒng)人工操作將造成噴涂厚度不均勻的現(xiàn)象,影響汽車部件的外觀。在工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用下,則可進(jìn)行規(guī)范化的外觀噴涂,且各類噴涂參數(shù)的一致性,將減少部件之間的誤差,提高汽車部件的美觀度。第四,在汽車部件裝配工序中,自動(dòng)化裝配可增強(qiáng)車體部件之間的契合性,在標(biāo)準(zhǔn)化參數(shù)的設(shè)定下,汽車內(nèi)的相關(guān)部件無需通過人工組裝,便可實(shí)現(xiàn)規(guī)范化裝配,以增強(qiáng)汽車制造質(zhì)量。

    四、工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的發(fā)展展望及相關(guān)建議

    (一)發(fā)展展望

    1.人機(jī)協(xié)同發(fā)展

    工業(yè)機(jī)器人在智能制造體系中起到的作用不言而喻,但是對(duì)于部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)而言,人工也存在一定的無法替代性,這對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)原則來講,則可將工業(yè)機(jī)器人界定為輔助類操控程序,其在部分高精度、高危生產(chǎn)環(huán)節(jié)中替代人工,以此來提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性能。對(duì)于此,工業(yè)機(jī)器人在未來發(fā)展過程中,必須加大操作人員與機(jī)械設(shè)備的協(xié)同能力,通過人機(jī)聯(lián)動(dòng)控制程序的設(shè)定,為工業(yè)機(jī)器人的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行提供人性化理念,這樣便可有效保證機(jī)器人在實(shí)現(xiàn)智能化、自動(dòng)化操控過程中,可以結(jié)合人工思維對(duì)當(dāng)前操作工序進(jìn)行精度化以及預(yù)期化的分析。工作人員在此過程中,則扮演著終端操控的角色,通過在系統(tǒng)后臺(tái)了解到工業(yè)機(jī)器人在當(dāng)前操控工序中呈現(xiàn)出的特性以及空間運(yùn)動(dòng)規(guī)律等,然后通過信息反饋分析出機(jī)器人在運(yùn)行過程中存在的信息對(duì)接問題,這樣便可有效對(duì)人員與機(jī)械設(shè)備操控系統(tǒng)提供一個(gè)感知途徑,通過人們與機(jī)械設(shè)備的智能對(duì)話,實(shí)現(xiàn)設(shè)備本體的多方位聯(lián)動(dòng)操控,以此來增強(qiáng)智能制造質(zhì)量。

    2.行業(yè)深化發(fā)展

    從各個(gè)行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢(shì)來看,工業(yè)機(jī)器人在智能制造產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍最廣,其本身受到信息技術(shù)、傳感技術(shù)、識(shí)別技術(shù)、反饋技術(shù)的支持,可令智能制造實(shí)現(xiàn)多元化操作,以保證系統(tǒng)功能性的實(shí)現(xiàn)是建立在信息對(duì)接指令之上的。但從工業(yè)機(jī)器人本身所起到的生產(chǎn)價(jià)值來看,其不應(yīng)僅僅局限于智能制造行業(yè)中,而應(yīng)通過在其他行業(yè)領(lǐng)域的縱向滲透,令技術(shù)體系與行業(yè)發(fā)展形成精準(zhǔn)對(duì)接,這樣便可進(jìn)一步深化工業(yè)機(jī)器人的實(shí)際效用,并可通過在不同行業(yè)中的應(yīng)用產(chǎn)生信息反饋,同步作用到工業(yè)機(jī)器人設(shè)備體系的更新過程中,進(jìn)一步完善工業(yè)機(jī)器人制造體系,加快行業(yè)轉(zhuǎn)型速率,為工業(yè)機(jī)械在行業(yè)中的縱向化延伸提供基礎(chǔ)保障。

    3.現(xiàn)場(chǎng)操控環(huán)境的發(fā)展

    從現(xiàn)有的工業(yè)機(jī)器人智能制造體系來講,其一般屬于相對(duì)靜態(tài)的工作環(huán)境,通過相關(guān)指令以及信息系統(tǒng)的建設(shè),令工業(yè)機(jī)器人在固有程序下完成機(jī)械化操作。但從工業(yè)機(jī)器人在行業(yè)領(lǐng)域中的發(fā)展態(tài)勢(shì)來看,受到不同工作環(huán)境的影響,對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)本身的實(shí)現(xiàn)路徑具有一定約束。對(duì)于此,必須進(jìn)一步加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人在極端環(huán)境中的操控性能,保證以技術(shù)為驅(qū)動(dòng)建立出具有多方位性能的加工體系,令整個(gè)作業(yè)環(huán)境改變不會(huì)對(duì)機(jī)器人本身的操控精度以及操控質(zhì)量造成影響,只有這樣才可進(jìn)一步深化工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用效果,為我國智能制造業(yè)的多元化發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

    (二)相關(guān)建議

    1.加大人才培養(yǎng)力度

    伴隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級(jí),社會(huì)市場(chǎng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)型人才呈現(xiàn)中一定的需求性,然而從行業(yè)與高校教育的對(duì)接形式來看,承接工業(yè)機(jī)器人技術(shù)體系建設(shè)的專業(yè)性人才較為匱乏,進(jìn)而造成工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展無法得到專業(yè)人才的支撐。對(duì)于此,必須加大人才培養(yǎng)力度深度,分析出學(xué)科教育與技術(shù)發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)性,同時(shí)政府部門應(yīng)加大工業(yè)機(jī)器人技術(shù)體系的推動(dòng)力量,在學(xué)科體系中加入機(jī)器人的研發(fā)程序以及智能制造相關(guān)聯(lián)的知識(shí)內(nèi)容,令機(jī)電一體化專業(yè)、機(jī)械加工專業(yè)可得到多元化理論支撐,保證學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中可通過知識(shí)內(nèi)容與實(shí)踐內(nèi)容,了解到工業(yè)機(jī)器人在市場(chǎng)運(yùn)作過程中的推動(dòng)效應(yīng),進(jìn)一步為學(xué)生樹立正確的學(xué)習(xí)意識(shí),保證學(xué)生自有實(shí)踐能力的提升。此外,教育院校可與技術(shù)性企業(yè)、生產(chǎn)性企業(yè)等進(jìn)行聯(lián)合辦學(xué),為學(xué)生提供實(shí)踐化場(chǎng)地,以更為深度的解析出機(jī)器人構(gòu)造以及性能在行業(yè)中發(fā)揮出的特性,增強(qiáng)學(xué)生的實(shí)踐能力,為人才的針對(duì)化培養(yǎng)提供基礎(chǔ)保障,滿足社會(huì)市場(chǎng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人人才的需求。

    2.加大技術(shù)創(chuàng)新力度

    從技術(shù)角度來看,我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展時(shí)間較短,其在性能以及集成功能等方面存在一定的滯后性,甚至部分核心技術(shù)仍以國外引進(jìn)為主,其本身自主品牌無法達(dá)到相應(yīng)的操控精度。對(duì)于此,相關(guān)職能部門必須加大技術(shù)資源的投入力度,針對(duì)工業(yè)機(jī)器人在相關(guān)產(chǎn)業(yè)的實(shí)現(xiàn)價(jià)值,制定出全方位的技術(shù)更新體系,以此來縮減與世界工業(yè)強(qiáng)國之間的差距,進(jìn)一步保證我國自主研發(fā)機(jī)器人可達(dá)到市場(chǎng)需求度,推動(dòng)智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

    結(jié)語:

    綜上所述,工業(yè)機(jī)器人可進(jìn)一步推動(dòng)智能制造產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,依托于智能技術(shù)、信息技術(shù)等,將操控系統(tǒng)與設(shè)備載體進(jìn)行連接,充分界定出不同操控工序下,機(jī)器人設(shè)備的實(shí)現(xiàn)屬性,為整體智能產(chǎn)業(yè)提供精準(zhǔn)的數(shù)據(jù)支撐,加快工業(yè)產(chǎn)業(yè)的升級(jí)。

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    作者簡(jiǎn)介:

    周旺發(fā),1988年10月出生,男,漢,皖東至縣,本科,助理工程師,畢業(yè)院校:天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué),畢業(yè)專業(yè):電氣技術(shù)教育,研究方向:PLC控制技術(shù)。

    權(quán)利紅,1986年12月出生,男,漢,山西,本科,無,研究方向:工業(yè)機(jī)器人及電子應(yīng)用技術(shù)。

    薛強(qiáng),1986年9月23日出生,男,漢,天津市津南區(qū),本科,助理工程師,研究方向:機(jī)器人集成與應(yīng)用。

    左玉梅,1992年8月1日出生,女,漢,河北,本科,無,研究方向:機(jī)電一體化。

    劉彥,1995年2月12日出生,男,漢,甘肅省天水市,大專,無,研究方向:工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)集成。

    (作者單位:1.天津博諾智創(chuàng)機(jī)器人技術(shù)有限公司;2.安徽博皖機(jī)器人有限公司)

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