工業(yè)機器人在智能制造中的應用

黃志浩

[摘? ? 要]科學技術飛速發(fā)展背景下，集信息化、智能化、機械化于一體的工業(yè)機器人成為工業(yè)領域的新型裝置，具有安全化、高效化和自動化的特點。將工業(yè)機器人應用于現(xiàn)代工業(yè)領域，即基于其智能化制造優(yōu)勢，替代傳統(tǒng)人工操作，縮短生產(chǎn)周期，降低人力資源成本，減少事故發(fā)生率，提高工業(yè)生產(chǎn)安全系數(shù)，進而有效提升工業(yè)領域生產(chǎn)效率。在分析工業(yè)機器人在智能制造領域的實踐應用的基礎上，提出工業(yè)機器人在智能制造領域的應用策略。

[關鍵詞]工業(yè)機器人;智能制造;應用;研究

[中圖分類號]TP18 [文獻標志碼]A [文章編號]2095–6487（21）04–0–02

Application of Industrial Robots in Intelligent Manufacturing

Huang Zhi-hao

[Abstract]In the context of the rapid development of science and technology， industrial robots that integrate informationization， intelligence， and mechanization have become a new type of device in the industrial field， and have the characteristics of "safety"， "high efficiency"， "automation" and "intelligence". The application of industrial robots to modern industrial fields is based on its intelligent manufacturing advantages， replacing traditional manual operations， shortening production cycles， reducing human resource costs， reducing accident rates， improving industrial production safety factors， and effectively improving industrial production efficiency. This article is analyzing industrial robots. On the basis of practical applications in the field of intelligent manufacturing， the application strategy of industrial robots in the field of intelligent manufacturing is proposed.

[Keywords]industrial robot; intelligent manufacturing; application; research

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的機器設備，是一種能夠按照預設程序進行自動化作業(yè)的裝置。具有多關節(jié)的機械手自由且靈活程度較高。工業(yè)機器人通常會與連桿機構相連接，亦或與數(shù)控機床相連接。此類機器人多兼具智能化與自動化技術，因此可根據(jù)實際生產(chǎn)需求調(diào)整修改編程。隨著新時代工業(yè)化的快速發(fā)展，工業(yè)機器人被越來越廣泛地應用于智能制造領域，成為制造業(yè)的新型發(fā)展方向。較之發(fā)達國家，我國工業(yè)機器人在智能領域的應用尚處于初步發(fā)展階段，需要加大人才技術與研發(fā)投入，為工業(yè)機器人的發(fā)展提供保障，從而更好地服務于現(xiàn)代智能制造領域的

發(fā)展。

1 工業(yè)機器人構造及應用優(yōu)勢

工業(yè)機器人在近年來的工業(yè)生產(chǎn)應用中較為常見，其主要特征為自動化程度高、靈活編程、可控性高、多軸聯(lián)動等，整體看來，其功能豐富，便于操作，常用于對各種材料工具進行移動以及專用配置等場景中?，F(xiàn)階段常用的工業(yè)機器人主要由主體、驅動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。主體系統(tǒng)為其最關鍵的組成部分，具體為機座、執(zhí)行機構，分為手部、腕部和臀部。工業(yè)機器人有一定的運行自由度，數(shù)量一般為3～6個。其腕部為運動自由度較多，一般為1～3個。工業(yè)機器人的驅動系統(tǒng)則主要包括動力裝置和傳動機構，對于接收到的各項指令動作，都可在驅動系統(tǒng)的幫助下高效完成。工業(yè)機器人控制系統(tǒng)則主要用于發(fā)送指令，實現(xiàn)精準和自動化控制，具體為在輸入程序的基礎上對相應指令進行發(fā)送，并作為驅動系統(tǒng)和執(zhí)行機構動作的重要依據(jù)。

工業(yè)機器人在應用過程中，主要體現(xiàn)出三個方面的優(yōu)勢：

（1）靈活編程性。即工業(yè)機器人可根據(jù)應用場景和需求的變化科學地開展編程工作，且可結合產(chǎn)品的具體特征，實現(xiàn)對編程工作的靈活調(diào)整，尤其在多品種應用場景或批量較小的應用場景下的應用更加具有優(yōu)勢。

（2）擬人化。分析工業(yè)機器人的構造可知，其在結構上和人的構造有一定的相似性，如手臂構造。工程人員要科學配備其特殊終端驅動結構，并做好編程工作，在此基礎上，則可以實現(xiàn)對各項不同操作和制造的有效落實。

（3）通用性。在科學的運用方式下，工業(yè)機器人可以完成一些較為復雜和連貫的動作，若設計較為合理，可適用于更多場景，在有效的空間和時間內(nèi)，可提高動作完成的準確度和速度。

2 工業(yè)機器人在智能制造中的應用模式

2.1 自動拆捆功能

在對工業(yè)機器人進行設計時，要做好自動拆捆功能這一基礎設計，以更好地發(fā)揮出其在智能制造過程中的作用。結合實踐情況可知，工業(yè)機器人的自動拆捆功能主要體現(xiàn)在一些冷軋帶鋼生產(chǎn)方式中。自動拆捆功能具體指在開始生產(chǎn)之前即將捆綁鋼卷的捆帶剪短，可直接跳過人力操作，進行開卷和穿帶處理，工作效率較高。具有自動捆綁功能的機器人可實現(xiàn)360°旋轉，并多方面自動識別和切割鋼卷捆帶。對于拆卸完的捆帶，工業(yè)機器人還可后續(xù)進行處理、壓縮，最終將捆帶處理至最小尺寸，并投入廢料中。由此看來，工業(yè)機器人的自動拆捆功能能夠與制造業(yè)生產(chǎn)需求相契合，同時可減少人工剪捆操作，確保整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全、高效。

2.2 自動取樣功能

在對工業(yè)機器人進行設計時，設計人員要通過對工業(yè)機器人各種構造的優(yōu)化設計實現(xiàn)自動取樣功能，具體要對多個操作行為進行優(yōu)化設計。自動取樣功能常用于鋼板制造生產(chǎn)之中，具有自動取樣和標記識別兩個過程。自動取樣工作操作起來較為復雜，需要多設備聯(lián)動，要以工業(yè)機器人為基礎，由其對取樣工具進行操作完成取樣。前期會有部分試樣板放置在取樣小車內(nèi)，工業(yè)機器人會對其進行分類標識，并放置到相應的料斗中。通過工業(yè)機器人自動取樣，可顯著提高取樣工作的自動化、智能化水平，使得取樣和標記結果更加準確，為生產(chǎn)效率的提升提供了堅實支撐。

2.3 自動貼簽功能

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多產(chǎn)品的生產(chǎn)都涉及到貼標簽這一流程，通過使用工業(yè)機器人，可實現(xiàn)自動貼簽，且準確性和效率更高。主控系統(tǒng)首先要發(fā)送待貼簽產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，工業(yè)機器人可對其進行接收，由此可啟動自動貼簽功能。自動貼簽功能的發(fā)揮還需要將打印、拾取以及貼簽等操作融為一體，要嚴格控制待貼標簽的產(chǎn)品，確保穩(wěn)定，貼簽時要利用真空吸附法，提高貼簽緊密度。此外，需要注意的是在進行貼簽之前，應確定貼簽位置，具體應依據(jù)產(chǎn)品規(guī)格進行確定，基于此，可在工業(yè)機器人機械臂操作下完成快速、準確的貼簽，且貼簽效果更加平整、結實。作為工業(yè)機器人的操作人員，在利用其進行自動貼簽時，應嚴格把控貼簽位置，確定好標簽內(nèi)容，并做好標簽的平整處理等。

2.4 無人行車功能

在實際進行產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，會涉及到產(chǎn)品吊運和位置匹配等問題，從工業(yè)機器人的自身功能來看，其無人行車功能可適用上述生產(chǎn)場景。以往在吊運產(chǎn)品和匹配位置時，主要依托于行車工人，且需在吊運計劃單的支持下才能有效傳遞運輸消息。而在無人行車功能下，可有效減少人工操作，并科學設定操控系統(tǒng)，對原定的生產(chǎn)計劃、倉庫轉運計劃以及吊裝運輸方案等進行調(diào)整，提高吊運過程的自動化程度。在無人行車功能下，其行車路線和運輸計劃均是在多次優(yōu)化調(diào)整下形成的，因而適用性更強。通過運用工業(yè)機器人，發(fā)揮其無人行車功能的價值，可有效縮短運輸距離，節(jié)省運輸能耗，整體看來，無人行車功能具有更強的穩(wěn)定性，定位更加準確，拆卸更加智能。

3 工業(yè)機器人在智能制造中的應用策略

3.1 加強人才培養(yǎng)

工業(yè)機器人屬于現(xiàn)代科技產(chǎn)物，為了實現(xiàn)工業(yè)機器人在智能制造領域的高效應用，應加大科研與人才培育的投入。例如高校作為人才輸出基地，可針對現(xiàn)代智能制造領域的發(fā)展需求，加大對機器人自動化專業(yè)的人才培養(yǎng)，為工業(yè)機器人領域培養(yǎng)專業(yè)化科研型人才，加大教育經(jīng)費投入，為研發(fā)型人才培養(yǎng)提供物質保障。某高校在自動化專業(yè)設置上將工業(yè)機器人知識引入其中，設置工業(yè)機器人研發(fā)制造專業(yè)課程，將《機器人研發(fā)與應用》引入到課程內(nèi)容之中，使學生對現(xiàn)代工業(yè)機器人有更深入的認識。為提高學生的實踐應用能力，可帶領學生到相關制造企業(yè)實踐，學生可直接觀看到工業(yè)機器人的生產(chǎn)與應用現(xiàn)狀，直接接觸到工業(yè)機器人在現(xiàn)代智能制造領域中的實際應用，了解工業(yè)機器人的基本構造、程序編寫等，對其運行程序有著更直觀且深入的認知，提升其實踐應用能力，為我國工業(yè)機器人的自主研發(fā)提供專業(yè)化人才支撐。

3.2 加大技術研發(fā)

我國工業(yè)機器人的研發(fā)屬于起步階段，很多技術皆引自外國，但是有些技術并不適用于我國工業(yè)領域的生產(chǎn)需求。鑒于此，為提高工業(yè)機器人應用效果，應基于我國工業(yè)制造領域的實際需求，加大技術上的自我研發(fā)力度，創(chuàng)新其應用功能和系統(tǒng)性能等。當前我國工業(yè)機器人在關鍵零件上多以進口為主，限制了我國工業(yè)機器人的發(fā)展，因此在技術創(chuàng)新與研發(fā)上可加大對關鍵零件的研發(fā)，加大對伺服電機、減速機等控制軟件的研發(fā)，切實掌握工業(yè)機器人的尖端技術，提高其在我國工業(yè)智能制造領域的實際應用質效。對此需要政府部門加大對工業(yè)機器人的科研投入，加大政策傾斜力度與資金投入力度，引導科研機構與高校合作，發(fā)揮科研技術優(yōu)勢，加大對工業(yè)機器人軟硬件的研發(fā)，提高我國工業(yè)機器人自主研發(fā)能力。譬如，某汽車制造企業(yè)通過集結科研人才，加大自主研發(fā)力度，基于現(xiàn)代智能制造領域的實際生產(chǎn)需求開展自主研發(fā)，研發(fā)出工業(yè)云平臺、機器人服務平臺、全自動化車身門蓋智能裝配系統(tǒng)、智能化車身連接生產(chǎn)線、自動化焊接生產(chǎn)線，有效提升了生產(chǎn)效率，被廣泛應用于汽車領域制造之中。

3.3 加強性能優(yōu)化

伴隨智能制造領域的快速發(fā)展，工業(yè)機器人應用前景廣闊?，F(xiàn)代制造行業(yè)需求愈發(fā)多元化，在此背景下，應著力于對工業(yè)機器人使用性能的優(yōu)化，基于智能制造領域生產(chǎn)需求，拓寬其使用功能，實現(xiàn)生產(chǎn)線全覆蓋、使用功能多元化?，F(xiàn)如今，我國工業(yè)機器人在使用功能上較為單一，產(chǎn)品豐富性程度較低。對此可從功能設計上進行優(yōu)化，例如，為了增強其接受外部信息的能力，增設傳感器，通過程序編碼，增強其接受影像、聲音、激光的能力。并有針對性地做出相應操作，提高其智能化應用效果。工業(yè)機器人設計上還可增設智能化識別系統(tǒng)，同時結合光譜技術，有效識別外觀殘缺或不合格產(chǎn)品。在醫(yī)療生產(chǎn)領域，可進行穿刺機器人的研發(fā)，提高醫(yī)療設備生產(chǎn)的精度與性能。由此擴大工業(yè)機器人在智能制造領域的應用范圍，從傳統(tǒng)的汽車、鋼鐵行業(yè)延伸到醫(yī)療、食品、電子領域，切實提升其在智能領域的應用效果。

4 結語

工業(yè)機器人應用于現(xiàn)代智能制造領域中，可有效提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率、打造柔性生產(chǎn)線，實現(xiàn)自動化、精準化、智能化作業(yè)，降低安全事故的發(fā)生率，提升智能制造領域生產(chǎn)效率。為使工業(yè)機器人更好地應用于智能制造領域，推動智能制造領域的發(fā)展，應加大對工業(yè)機器人科研技術的投入，加大對相關科研人才的培養(yǎng)，對其使用性能進行全面優(yōu)化，提升工業(yè)機器人應用價值，提高智能制造領域核心競爭力。

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