試析汽車(chē)智能制造中機(jī)器人的應(yīng)用

閆麗霞

摘要：科技的快速發(fā)展加速我國(guó)各行業(yè)的發(fā)展進(jìn)程，推動(dòng)我國(guó)提前進(jìn)入現(xiàn)代化發(fā)展階段，在當(dāng)前的工業(yè)4.0時(shí)代，汽車(chē)制造行業(yè)逐漸向智能化方向發(fā)展，隨著汽車(chē)智能制造的持續(xù)推進(jìn)，機(jī)器人在汽車(chē)智能制造環(huán)節(jié)中被廣泛應(yīng)用。通過(guò)機(jī)器人完成那些高危、高精準(zhǔn)的工作，并由此提升生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量。同時(shí)，還能減輕工人的工作量，將工人從繁重的工作任務(wù)中解放出來(lái)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)智能制造;機(jī)器人;應(yīng)用

引言

近年來(lái)，我國(guó)汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展為我國(guó)運(yùn)輸行業(yè)的不斷進(jìn)步貢獻(xiàn)了非常大的力量，改善我國(guó)人們的出行質(zhì)量。改革開(kāi)放的順利推進(jìn)使得國(guó)民經(jīng)濟(jì)呈現(xiàn)出繁榮趨勢(shì)，而我國(guó)科技領(lǐng)域也取得了較大進(jìn)步。出于跟隨時(shí)代發(fā)展腳步的目的，工業(yè)生產(chǎn)者開(kāi)始將汽車(chē)工業(yè)機(jī)器人投入到生產(chǎn)線運(yùn)作當(dāng)中，汽車(chē)智能制造中機(jī)器人的應(yīng)用，使得我國(guó)的工業(yè)領(lǐng)域進(jìn)入了新的發(fā)展階段。

1汽車(chē)智能制造中的機(jī)器人應(yīng)用概況

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)逐漸趨于成熟，并在眾多領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，且效果顯著，不僅減輕了企業(yè)的人工成本，還提高了企業(yè)的生產(chǎn)效率。機(jī)器人在汽車(chē)智能制造中扮演了重要的角色，在汽車(chē)智能制造的零部件搬運(yùn)、車(chē)體焊接、噴膠和涂膠、裝配、檢測(cè)等環(huán)節(jié)都發(fā)揮了較大的價(jià)值，是汽車(chē)制造實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)的重要基石。機(jī)器人在汽車(chē)智能制造中的應(yīng)用主要包含四大技術(shù)層面，第一，編程技術(shù)層面。在機(jī)器人進(jìn)行不同工種的工作時(shí)，需要切換不同的程序，此程序就是依托于編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。并且在機(jī)器人實(shí)際工作過(guò)程中，可以隨著汽車(chē)的特征變化，實(shí)時(shí)對(duì)編程進(jìn)行合理的修改;第二，仿真技術(shù)層面。此技術(shù)層面主要表現(xiàn)在機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)上，通過(guò)觀察可發(fā)現(xiàn)其結(jié)構(gòu)與人的身體結(jié)構(gòu)具有許多相似之處，比如機(jī)器人抓取貨物的抓手。該層面主要通過(guò)機(jī)器人的終端驅(qū)動(dòng)設(shè)備，以及相應(yīng)編程程序來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)和制造工作;第三，通用技術(shù)層面。機(jī)器人在應(yīng)用過(guò)程中，可以根據(jù)工種的不同，實(shí)時(shí)調(diào)換工具，調(diào)換好工具后立馬就可以進(jìn)行另一項(xiàng)工作的操作，從而實(shí)現(xiàn)通用性;第四，臨床應(yīng)用技術(shù)層面。在面對(duì)汽車(chē)智能制造中相比比較復(fù)雜且連貫的工作時(shí)，機(jī)器人可以按照相應(yīng)的要求快速且精準(zhǔn)地完成，在保障效率的同時(shí)也保障了質(zhì)量。

2汽車(chē)智能制造中機(jī)器人的應(yīng)用

2.1在智能制造中的應(yīng)用

汽車(chē)工業(yè)機(jī)器人可以將信息系統(tǒng)中的操作命令接收，并根據(jù)技術(shù)人員提前設(shè)定的程度來(lái)進(jìn)行工作，這樣能夠使得工業(yè)生產(chǎn)效率得到提升。在研發(fā)智能汽車(chē)工業(yè)機(jī)器人時(shí)，科技人需要融合電子科技、信息技術(shù)、機(jī)械制造等多個(gè)領(lǐng)域的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，使得汽車(chē)工業(yè)機(jī)器人的系統(tǒng)功能更加完善。技術(shù)人員按照人類(lèi)手臂的形態(tài)模擬研發(fā)出了機(jī)械臂，在研發(fā)這種元件時(shí)，技術(shù)人員需要引進(jìn)精度更高的電子機(jī)械技術(shù)來(lái)使得機(jī)械臂的動(dòng)作更加靈活。同時(shí)，技術(shù)人員還需要保證機(jī)械臂所配套傳感器的感知性更強(qiáng)，使得機(jī)械臂能夠仿照人類(lèi)手臂功能來(lái)完成同樣的工作。其次，在智能機(jī)器人制造中應(yīng)用機(jī)電一體化技術(shù)還能夠使得機(jī)器人的導(dǎo)航功能能夠自動(dòng)完成。同時(shí)，機(jī)器人還可以對(duì)生產(chǎn)線上產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)，這樣可以保證機(jī)器人裝配的精準(zhǔn)性，并保證機(jī)器人能夠按照預(yù)設(shè)程度來(lái)調(diào)配產(chǎn)品。另外，技術(shù)人員還可以引進(jìn)接口技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子技術(shù)等多種科技，這樣能夠保證機(jī)器人分類(lèi)的合理性，提升工業(yè)化操作的效率，這樣不僅能夠保證工廠生產(chǎn)效率，還能優(yōu)化產(chǎn)品性能，為工業(yè)企業(yè)爭(zhēng)取更多的經(jīng)濟(jì)利益。例如，在某品牌汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中，由于汽車(chē)焊點(diǎn)過(guò)多，為了焊接之后的車(chē)身細(xì)膩外觀，工廠引入世界頂級(jí)KUKA生產(chǎn)線，采用零件尺寸精度達(dá)到0.05毫米激光熔/切割焊接技術(shù)，506臺(tái)機(jī)器人同時(shí)開(kāi)工，主焊線自動(dòng)化程度達(dá)到100%。

2.2人機(jī)協(xié)作機(jī)器人自動(dòng)擰緊實(shí)現(xiàn)過(guò)程

第一步：操作者將擰緊設(shè)備整體推至起點(diǎn)等待;第二步：人工按下按鈕設(shè)備整體Y向伸出至設(shè)定位置;第三步：人工調(diào)整設(shè)備與發(fā)動(dòng)機(jī)變速箱的相對(duì)位置，將設(shè)備推向變速箱并手動(dòng)輔助后端銷(xiāo)夾緊機(jī)構(gòu)與變速箱尾銷(xiāo)結(jié)合;第四步：當(dāng)后段定位機(jī)構(gòu)夾緊后，開(kāi)關(guān)檢測(cè)到位，其他夾緊機(jī)構(gòu)自動(dòng)夾緊到位;第五步：人工按下“夾緊完成”按鈕，掃碼設(shè)備自動(dòng)掃碼選擇擰緊程序，夾持?jǐn)Q緊工具的機(jī)器人手臂根據(jù)機(jī)器人控制系統(tǒng)提前設(shè)置的軌跡順序到達(dá)擰緊點(diǎn)位置，之后自動(dòng)選擇擰緊程序進(jìn)行自動(dòng)擰緊。第六步：機(jī)器人擰緊結(jié)束后自動(dòng)回到起始位置，觸發(fā)自動(dòng)動(dòng)作打開(kāi)夾緊裝置，確保設(shè)備與發(fā)動(dòng)機(jī)及輸送線完全脫離;第七步：操作者人工按下返回確認(rèn)按鈕，設(shè)備自動(dòng)回到安裝起點(diǎn)位置，自動(dòng)擰緊完成。

2.3噴漆和涂膠

機(jī)器人在噴漆和涂膠環(huán)節(jié)中的應(yīng)用具有較多優(yōu)勢(shì)，除了能對(duì)車(chē)身進(jìn)行均勻噴涂外，還具備防爆等功能，能有效提高噴漆和涂膠工作的效果和質(zhì)量。噴漆工作的范圍主要是在車(chē)身外部，而涂膠則主要是車(chē)身的連接處。在機(jī)器人開(kāi)始噴漆工作前，要為其安裝相同車(chē)型的噴漆工具，比如噴漆槍等。在安裝好噴漆工具后，還要設(shè)定相應(yīng)的程序，在程序中選定相同車(chē)型的參數(shù)。在完成上述設(shè)置后，機(jī)器人就可以開(kāi)始進(jìn)行噴漆工作。在機(jī)器人開(kāi)始涂膠作業(yè)前，也要為其安裝相應(yīng)的涂膠工具，比如膠槍等。然后按照設(shè)定的程序，開(kāi)展車(chē)身連接處的涂膠工作。值得注意的亮點(diǎn)是，機(jī)器人在進(jìn)行涂膠工作的過(guò)程中，會(huì)對(duì)車(chē)身的材質(zhì)和特性進(jìn)行識(shí)別，從而自動(dòng)把控涂膠的厚度和膠的形狀，以此避免浪費(fèi)。

2.4工業(yè)機(jī)器人焊裝的操作流程

工業(yè)機(jī)器人在焊接中的操作主要是采取氣動(dòng)自動(dòng)焊槍?zhuān)鶕?jù)汽車(chē)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，自動(dòng)焊槍的外形是以X型為主，在處理特殊位置的焊接時(shí)采取異形焊槍。焊槍電流采取無(wú)極均勻調(diào)節(jié)，這樣可以滿足在任何條件下可靠焊接并且達(dá)到火花飛濺最小的目的。為了降低焊接變形程度，在焊接時(shí)需要采取大電流和短時(shí)間焊接的方案。例如在使用C型焊槍時(shí)，工業(yè)機(jī)器人首先按照預(yù)定的程度進(jìn)入焊接工位（焊裝工業(yè)機(jī)器人上下電極帽距離工位的位置要大于3mm），這樣可以為車(chē)身焊接中出現(xiàn)的變形等預(yù)留空間。當(dāng)自動(dòng)輸出裝置將車(chē)身傳出到焊裝預(yù)定平臺(tái)后，焊裝工業(yè)機(jī)器人啟動(dòng)焊接伺服系統(tǒng)，并且通過(guò)機(jī)械裝置將驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人動(dòng)臂使電極擠壓工件至焊接電流通過(guò)，同時(shí)機(jī)器人補(bǔ)償靜臂運(yùn)動(dòng)距離使靜電極帽擠壓工件，焊接回路接通。在車(chē)身鋼板受力發(fā)生變形后，工業(yè)機(jī)器人焊接電流就會(huì)瞬間增加將板材發(fā)熱熔化。當(dāng)然在焊接的過(guò)程中PLC通過(guò)焊接壓力以及焊接脈沖時(shí)間的控制達(dá)到焊點(diǎn)大小控制的效果。根據(jù)調(diào)查工業(yè)機(jī)器人焊接時(shí)間要持續(xù)在0.35-0.8s之間，這樣可以有效防止焊接中出現(xiàn)飛濺現(xiàn)象。工業(yè)機(jī)器人完成上述操作后，控制器就會(huì)迅速降低焊接電流，將焊接壓力維持在固定的點(diǎn)位，直到焊核冷卻發(fā)生固結(jié)。在車(chē)身焊接完成后，工業(yè)機(jī)器人動(dòng)臂和靜臂同步復(fù)位，電極桿釋放工件，工業(yè)機(jī)器人復(fù)位進(jìn)入下一個(gè)焊接點(diǎn)位。

2.5汽車(chē)檢測(cè)

機(jī)器人在汽車(chē)檢測(cè)環(huán)節(jié)的主要工作內(nèi)容是對(duì)汽車(chē)進(jìn)行出廠前的檢測(cè)，以及汽車(chē)零部件尺寸的檢測(cè)，機(jī)器人在對(duì)汽車(chē)零部件尺寸的檢測(cè)中還可以對(duì)零部件進(jìn)行分類(lèi)。不僅具有較高的可靠性，還極大地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(guò)程中，機(jī)器人會(huì)通過(guò)視覺(jué)傳感器和測(cè)驗(yàn)控制模板獲知汽車(chē)的圖像信息，然后進(jìn)行模型比對(duì)，比對(duì)汽車(chē)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(chē)撞擊的檢測(cè)。通過(guò)機(jī)器人調(diào)控汽車(chē)的速率，由此降低撞擊對(duì)汽車(chē)產(chǎn)生的損傷，從而保障汽車(chē)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(chē)投放到市場(chǎng)中售賣(mài)，以此確保汽車(chē)使用者的生命財(cái)產(chǎn)安全。

結(jié)語(yǔ)

綜上所述，機(jī)器人在汽車(chē)智能制造中逐漸擔(dān)任越發(fā)重要的角色，并且取得的效果顯著。在自動(dòng)化工作的過(guò)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(chē)智能制造的進(jìn)程有重要作用。

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