汽車智能制造中的機(jī)器人應(yīng)用分析

姜冶橋

摘要：在“2025中國(guó)制造”國(guó)家戰(zhàn)略發(fā)展背景下，我國(guó)的汽車制造業(yè)由傳統(tǒng)制造模式逐漸向智能制造模式轉(zhuǎn)變。在此轉(zhuǎn)型的過程當(dāng)中，需要依托各類先進(jìn)技術(shù)來為汽車智能制造提供良好保障，機(jī)器人就是其中的關(guān)鍵因素之一。汽車制造從以前的人工建設(shè)制造逐步向智能化制造轉(zhuǎn)變，在汽車工業(yè)中大量的智能機(jī)器人不斷應(yīng)用到各工作崗位，智能化生產(chǎn)線的出現(xiàn)大大降低了汽車制造的人工成本，有力的體現(xiàn)了我國(guó)強(qiáng)大的工業(yè)制造能力。因此，機(jī)器人在汽車智能制造中的應(yīng)用要更加普及，并不斷完善功能，從而實(shí)現(xiàn)更大的價(jià)值?；诖耍疚木蛯?duì)汽車智能制造中的機(jī)器人應(yīng)用相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行分析，可供參閱。

關(guān)鍵詞：汽車;智能制造;機(jī)器人

1工業(yè)機(jī)器人的概述

全球經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，智能化的機(jī)器人在社會(huì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍都非常廣泛，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是可以自動(dòng)運(yùn)動(dòng)，能夠進(jìn)行智能學(xué)習(xí)及具有很高的可操作性，能夠克服人類的生理特征，在材料移動(dòng)配件運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)揮著無可比擬的優(yōu)勢(shì)。當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人的形式多為依照電腦編程指令能夠活動(dòng)自身多個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)的機(jī)械手臂。機(jī)械手臂依靠自身的強(qiáng)大動(dòng)力和控制力，滿足人們?cè)诂F(xiàn)代制造業(yè)中對(duì)汽車行業(yè)生產(chǎn)制造的自動(dòng)化需求。

2機(jī)器人在汽車智能制造中的應(yīng)用

2.1零部件搬運(yùn)

由于汽車的零部件普遍體積較大，采取人工的形式不僅效率低，而且容易造成零部件的損壞。機(jī)器人應(yīng)用的出現(xiàn)，極大地解決了這一問題。機(jī)器人可以無間斷地進(jìn)行裝卸貨、搬運(yùn)、碼垛等操作，相較于傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)，速度更快、零部件損壞率更小，且運(yùn)行平穩(wěn)，能將汽車的零部件準(zhǔn)確運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢谩閷?shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)零部件的精準(zhǔn)搬運(yùn)，需要相關(guān)工作人員對(duì)其安裝不同型號(hào)的搬運(yùn)工具，然后進(jìn)行位置等程序的設(shè)置。在完成上述操作的前提下，機(jī)器人就能開始自動(dòng)化搬運(yùn)的過程。機(jī)器人在企業(yè)智能制造零部件搬運(yùn)環(huán)節(jié)中的應(yīng)用不僅能使企業(yè)的人工成本得到降低，還能保障相關(guān)工作人員的安全，幫相關(guān)工作人員減輕了工作的任務(wù)量。

2.2車體焊接

機(jī)器人在正式開始車體焊接工作前，要先由工作人員安裝焊接工具，并設(shè)定相應(yīng)的焊接程序。在完成上述設(shè)置后，機(jī)器人就可以開始自動(dòng)化的車體焊接工作。機(jī)器人除了可以分別使用點(diǎn)焊技術(shù)和弧焊技術(shù)外，還能將這兩種技術(shù)混合使用。在機(jī)器人運(yùn)用點(diǎn)焊技術(shù)時(shí)，要為其配置自動(dòng)點(diǎn)擊修磨器，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)修復(fù)功能。在機(jī)器人運(yùn)用弧焊技術(shù)時(shí)，要為其配置智能傳感器，從而使焊接工作嚴(yán)格按照設(shè)定程序來展開，進(jìn)而保障車體焊接工作的效率與質(zhì)量。

2.3裝配與噴涂

汽車零件進(jìn)行裝配時(shí)，裝配機(jī)器人可將工作的效率進(jìn)行提升，減少工作人員的工作強(qiáng)度。不管是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)處理等比較大的配置，還是對(duì)儀表盤等比較小的配置，裝配機(jī)器人起到的作用都非常重要。在實(shí)施噴涂作業(yè)時(shí)，機(jī)器人可在比較大的空間中，進(jìn)行軌跡比較復(fù)雜的工作，并完成一些靈活性非常強(qiáng)的工作，如小孔插入內(nèi)部等工作，尤其是對(duì)車體表面實(shí)施噴漆的過程中，不但可將噴漆的質(zhì)量進(jìn)行提升，還能提高材料的使用效率，為之后的一系列操作和維護(hù)做好了基礎(chǔ)保障。

2.4汽車檢測(cè)

機(jī)器人在汽車檢測(cè)環(huán)節(jié)的主要工作內(nèi)容是對(duì)汽車進(jìn)行出廠前的檢測(cè)，以及汽車零部件尺寸的檢測(cè)，機(jī)器人在對(duì)汽車零部件尺寸的檢測(cè)中還可以對(duì)零部件進(jìn)行分類。不僅具有較高的可靠性，還減輕了員工的工作量，進(jìn)而提升了企業(yè)的生產(chǎn)效率。在檢測(cè)過程中，機(jī)器人會(huì)通過視覺傳感器和測(cè)驗(yàn)控制模板獲知汽車的圖像信息，然后進(jìn)行模型比對(duì)，比對(duì)汽車實(shí)際的零部件尺寸與模型的尺寸是否有偏差，并能判斷出尺寸偏差的范圍，以便后期改進(jìn)。另外，機(jī)器人還能進(jìn)行汽車撞擊的檢測(cè)。通過機(jī)器人調(diào)控汽車的速率，由此降低撞擊對(duì)汽車產(chǎn)生的損傷，從而保障汽車的安全性。只有在進(jìn)行上述檢測(cè)的前提下，才能放心地將汽車投放到市場(chǎng)中售賣，以此確保汽車使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.5視覺激光焊關(guān)鍵技術(shù)

將視覺激光焊接技術(shù)應(yīng)用到汽車焊接生產(chǎn)中，不僅可以降低人力成本，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，也能很好地契合當(dāng)前個(gè)性化定制、柔性化生產(chǎn)的發(fā)展方向。在汽車制造視覺激光焊接系統(tǒng)中，其關(guān)鍵設(shè)備是具有視覺控制或視覺伺服的焊接機(jī)器人。所有焊接加工過程均圍繞這一關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行，視覺焊接機(jī)器人性能的優(yōu)劣是影響汽車焊接質(zhì)量與效率的主要因素。因此，視覺激光焊接的關(guān)鍵技術(shù)包括：機(jī)器人位姿誤差的檢測(cè)與標(biāo)定、焊接工件位姿誤差檢測(cè)與校正、焊縫（焊點(diǎn)）軌跡的精確跟蹤控制、自適應(yīng)控制、焊縫缺陷檢測(cè)與修形等。機(jī)器人位姿的誤差標(biāo)定，是所有工業(yè)機(jī)器人都必須進(jìn)行的環(huán)節(jié)。由于存在制造與裝配的誤差，以及機(jī)器人在使用過程中的磨損等原因，使得機(jī)器人名義位姿與實(shí)際位姿不匹配，必須進(jìn)行誤差標(biāo)定。機(jī)器人誤差標(biāo)定可基于數(shù)學(xué)模型，也可根據(jù)實(shí)際測(cè)量值與理論值之間的誤差進(jìn)行補(bǔ)償。機(jī)器人的誤差標(biāo)定是定位精度、重復(fù)定位精度的前提。焊接工件位姿誤差的檢測(cè)，是利于機(jī)器視覺檢測(cè)待加工零件的位姿，并與期望值進(jìn)行匹配。當(dāng)工件位姿與期望值誤差超出允許范圍外，則進(jìn)行報(bào)警。工件定位系統(tǒng)則根據(jù)視覺檢測(cè)的結(jié)果進(jìn)一步調(diào)整工件的位置和姿態(tài)，從而形成一個(gè)工件定位的閉環(huán)控制系統(tǒng)，提高產(chǎn)品的加工質(zhì)量。為獲得較好的焊接加工質(zhì)量，需要激光焊接機(jī)器人對(duì)焊縫或焊點(diǎn)進(jìn)行精確的軌跡跟蹤控制，從而獲得理想的焊縫質(zhì)量。而在機(jī)器人軌跡跟蹤的控制中，比較常用的跟蹤算法包括：模糊控制、模板匹配、PID控制、自適應(yīng)控制以及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能算法，或是將其中兩者甚至多者配合使用，以獲得更加精確的跟蹤軌跡。工件激光焊接工序完成后，利用機(jī)器視覺檢測(cè)技術(shù)，對(duì)焊縫的寬窄、深度等進(jìn)行檢測(cè)，以判斷焊接質(zhì)量是否滿足工藝需求。對(duì)于不合格的激光焊接工件，在可返修的情況下，可對(duì)焊縫進(jìn)行二次修形，從而降低廢品率，提高產(chǎn)品的合格率，節(jié)約制造成本。

3汽車智能制造中機(jī)器人應(yīng)用的未來趨勢(shì)

3.1人機(jī)的融合

在未來，機(jī)器人會(huì)逐漸向人融合，具備人的語言交流能力和人的外觀以及人的動(dòng)作，從而使汽車智能制造中的機(jī)器人應(yīng)用能更加靈活、更加仿生。

3.2機(jī)器人與虛擬現(xiàn)實(shí)融合

在汽車智能制造中的機(jī)器人是由多種技術(shù)聯(lián)合組成的，其中就包括虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，但由于當(dāng)前虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)還不夠成熟，與機(jī)器人的融合度不夠。因此，在未來，隨著虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)的逐漸成熟，其與機(jī)器人的融合也必將更加深入。

3.3機(jī)器人功能多樣化

未來機(jī)器人在汽車智能制造中所要承擔(dān)的工種會(huì)更多，并且更復(fù)雜。因此，在未來，就需要持續(xù)開發(fā)機(jī)器人的新功能，機(jī)器人的功能將逐漸趨于多樣化，從而更好地在汽車智能制造中發(fā)揮出更大的價(jià)值。

4結(jié)語

總之，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展促進(jìn)了汽車行業(yè)的發(fā)展堯科技的發(fā)展，使得汽車制造越來越趨向于智能化以及自動(dòng)化。所以，機(jī)器人的使用必不可少，對(duì)汽車智能制造的發(fā)展能夠起到重要的推動(dòng)作用，起到的優(yōu)勢(shì)作用非常大。在自動(dòng)化工作的過程中，機(jī)器人既能保障生產(chǎn)效率，又能保障產(chǎn)品質(zhì)量，對(duì)于推動(dòng)汽車智能制造的進(jìn)程有重要作用。

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