機(jī)器人在汽車制造領(lǐng)域中的應(yīng)用分析

梅榮娣

摘 要：隨著科學(xué)技術(shù)進(jìn)步與發(fā)展，當(dāng)前制造業(yè)已經(jīng)進(jìn)入智能化時(shí)代，汽車制造領(lǐng)域中逐步應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，機(jī)器人發(fā)展呈現(xiàn)智能化。通過合理利用機(jī)器人，可以改善傳統(tǒng)制造方法的不足，提高汽車制造質(zhì)量與效率。文中以汽車制造領(lǐng)域?yàn)橹贮c(diǎn)，分析機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，探討汽車制造領(lǐng)域中如何有效應(yīng)用機(jī)器人，推動(dòng)汽車制造產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

關(guān)鍵詞：汽車制造 機(jī)器人 具體應(yīng)用

隨著汽車生產(chǎn)行業(yè)中廣泛應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人，整個(gè)行業(yè)已經(jīng)從勞動(dòng)密集型行業(yè)逐漸向技術(shù)密集型行業(yè)轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)汽車制造產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，這一切都離不開技術(shù)發(fā)展。我國(guó)有著龐大的人口技術(shù)與經(jīng)濟(jì)體量，這就決定了工業(yè)機(jī)器人在汽車行業(yè)應(yīng)用的普遍性，解決以前很多產(chǎn)業(yè)中存在的問題，顯著提高工作質(zhì)量與效率。因此，研究汽車制造領(lǐng)域中機(jī)器人的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)意義。

1 汽車制造智能化及自動(dòng)化的價(jià)值

汽車制造的智能化及自動(dòng)化，可以改善傳統(tǒng)焊接技術(shù)的不足，提高汽車制造質(zhì)量，具體體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 提高焊接安全性

在技術(shù)的推動(dòng)下，應(yīng)用智能化及自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)行汽車制造，具有自動(dòng)監(jiān)視、自動(dòng)報(bào)警以及自我保護(hù)的功能。在汽車焊接過程中，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會(huì)立即啟動(dòng)保護(hù)措施，降低安全事故發(fā)生的概率，提升制造的安全性與可靠性。

1.2 提高管理的效率

由于智能化及自動(dòng)化技術(shù)本身具有很強(qiáng)的綜合性，在實(shí)際應(yīng)用中，技術(shù)綜合了網(wǎng)絡(luò)科技、計(jì)算機(jī)、機(jī)械制造以及自動(dòng)化控制等多個(gè)領(lǐng)域和科技，為汽車制造企業(yè)提供更加智能化的控制服務(wù)，這對(duì)于提升管理人員的管理水平，提升工作效率具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1.3 提示使用性能

在智能制造系統(tǒng)中，可以借助數(shù)字現(xiàn)實(shí)和程序控制的方法，對(duì)制造情況進(jìn)行調(diào)整控制，從而簡(jiǎn)化操作流程，提升工作效率。

對(duì)于高級(jí)的智能化及自動(dòng)化技術(shù)，還能通過對(duì)控制對(duì)象的數(shù)學(xué)模型和外部參數(shù)的調(diào)整，自動(dòng)選擇最優(yōu)的工作程序，為推動(dòng)智能制造的自動(dòng)化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化打下基礎(chǔ)。

2 工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用時(shí)的先決條件分析

工業(yè)機(jī)器人本身具有一定的智能化特點(diǎn)，在工作時(shí)，通過接收信息系統(tǒng)的操作指令，按照預(yù)習(xí)設(shè)定的程序開始完成各種動(dòng)作，從而幫助進(jìn)行生產(chǎn)操作更好地滿足預(yù)期的需求。機(jī)械臂作為機(jī)器人發(fā)揮功能的重要部門，本身就是對(duì)人類手臂的一種模擬，因此需要引入較高精確度的電子機(jī)械技術(shù)完成相應(yīng)的動(dòng)作流程。

2.1 高精度的零部件

當(dāng)前市場(chǎng)中工業(yè)機(jī)器人大多還應(yīng)用于精密制造的領(lǐng)域，可以進(jìn)一步提升加工精度。在應(yīng)用機(jī)器人時(shí)，需要設(shè)定相應(yīng)的生產(chǎn)程序，嚴(yán)格依照企業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保證生產(chǎn)質(zhì)量和效果。在工業(yè)機(jī)器人的制造中，需要保證電機(jī)、機(jī)械臂等設(shè)備的運(yùn)作。如果程序控制出現(xiàn)問題，將會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)與實(shí)際發(fā)生偏離，對(duì)其后續(xù)使用和推廣造成嚴(yán)重影響。

2.2 高精度傳動(dòng)系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用得到人們的廣泛關(guān)注，由于具備非常明顯的優(yōu)勢(shì)，因此也成為我國(guó)工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。其中，工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面：一，六軸旋轉(zhuǎn);二，直線運(yùn)動(dòng)。所謂的六軸旋轉(zhuǎn)即機(jī)器人工作時(shí)屬于旋轉(zhuǎn)類運(yùn)動(dòng)，直線機(jī)器人通常用于上下料的操作。動(dòng)力傳遞在機(jī)器人的應(yīng)用方面具有重要影響，對(duì)于末端操作的精確度也會(huì)有很大的影響。工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用時(shí)對(duì)精準(zhǔn)度有著較高的要求。相對(duì)于發(fā)達(dá)國(guó)家，我國(guó)的機(jī)器人制造技術(shù)還有待提升，目前不能制造高精度的減速器，我國(guó)的減速器通常都是從日本進(jìn)口的。傳動(dòng)系統(tǒng)的精確度直接影響動(dòng)力系統(tǒng)的連接，對(duì)生產(chǎn)的精確度具有直接的影響。

2.3 機(jī)器人裝配精度

工業(yè)機(jī)器人在制造階段如果出現(xiàn)裝配問題，將會(huì)影響機(jī)器人末端的精準(zhǔn)度判斷，從而對(duì)整個(gè)生產(chǎn)線造成非常不利的影響。因此在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用過程中，需要全面對(duì)零部件的裝備情況和設(shè)計(jì)情況進(jìn)行綜合考慮，從而保證各個(gè)環(huán)節(jié)在運(yùn)行時(shí)不會(huì)出現(xiàn)偏差，保證機(jī)器人的加工精度。

2.4 機(jī)器人的精度保持效果以及末端負(fù)載能力

對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用而言，在初始階段的應(yīng)用效果較好。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，由于零部件出現(xiàn)了不同程度的磨損，對(duì)于生產(chǎn)末端的精度也會(huì)造成不同程度的影響。這種狀況造成的原因如下：第一，由于零件的磨損，精確度的保持存在一定的困難。對(duì)于機(jī)器人而言，長(zhǎng)期保持單一重復(fù)動(dòng)作，在精度上又有著較高的要求，因此會(huì)對(duì)機(jī)器人本身造成一定的干擾。第二，誤差會(huì)隨著使用時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，將會(huì)大大影響末端的操作準(zhǔn)確性。

3 汽車制造的智能化及自動(dòng)化發(fā)展分析

3.1 智能監(jiān)測(cè)技術(shù)分析

在汽車制造過程中，智能化技術(shù)的自動(dòng)化控制應(yīng)用策略還體現(xiàn)在監(jiān)控設(shè)計(jì)方面。首先是集中式的監(jiān)控設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)方式可有效避免外界控制，而且運(yùn)營(yíng)維護(hù)也比較簡(jiǎn)單。在集中化的監(jiān)控設(shè)計(jì)中，不僅不會(huì)因步驟繁瑣與設(shè)計(jì)理念的差異而受到限制，其監(jiān)控運(yùn)行過程中只需對(duì)集中管理理念進(jìn)行體現(xiàn)即可。

當(dāng)然，集中式的監(jiān)控設(shè)計(jì)也有其弊端存在，也就是會(huì)使處理器負(fù)荷大幅增加，進(jìn)而降低處理器的運(yùn)算速度。其次是遠(yuǎn)程化的監(jiān)控設(shè)計(jì)方式，這種設(shè)計(jì)方式能降低電力資源的傳輸難度，安裝費(fèi)用也不高，并且遠(yuǎn)程監(jiān)控具有較高的可靠性，不過仍有其局限性存在，會(huì)受到各種因素的限制而導(dǎo)致其通信速度下降。因此，對(duì)于小型的電氣工程，適合采用遠(yuǎn)程化的監(jiān)控設(shè)計(jì)方式。

3.2 采集各軸電機(jī)運(yùn)動(dòng)的位置

智能化技術(shù)主要指借助一定程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)機(jī)械設(shè)備的科學(xué)化控制，使其能夠像人一樣具備一定思維或有條理的處理一些簡(jiǎn)單事情。隨著科技的發(fā)展，智能化技術(shù)已經(jīng)超越傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)研究的范圍，開始具備網(wǎng)絡(luò)化以及綜合性特點(diǎn)，針對(duì)各領(lǐng)域的發(fā)展都有一定價(jià)值，因此研究和開發(fā)意義重大。比如，再制造加工業(yè)中，產(chǎn)品的生產(chǎn)可以完全依托智能化技術(shù)或者相應(yīng)程序進(jìn)行控制，科學(xué)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，不僅是對(duì)人力的節(jié)約，同時(shí)提升生產(chǎn)效率，減少操作失誤，這就是智能化技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。

為發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用效能，在實(shí)際組裝時(shí)需要進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)和校驗(yàn)。針對(duì)六軸旋轉(zhuǎn)機(jī)器人來說，主要采用伺服電機(jī)，通過編碼器實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人旋轉(zhuǎn)角度的檢測(cè)和控制。針對(duì)直線運(yùn)動(dòng)機(jī)器人來說，可以借助限位擋塊對(duì)其氣缸機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)精度進(jìn)行調(diào)整和控制。但是在實(shí)際操作中，還是要借助電子檢測(cè)設(shè)備對(duì)機(jī)器人實(shí)際生產(chǎn)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如此便于故障的發(fā)現(xiàn)和處理，保證其各項(xiàng)操作的精準(zhǔn)度。

3.3 實(shí)現(xiàn)內(nèi)部部件自我檢測(cè)

對(duì)于工業(yè)機(jī)器人而言，其核心部件就是各肘關(guān)節(jié)臂上安裝的減速器，主要用于維持機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性。因此，技術(shù)人員通常會(huì)在減速器的基礎(chǔ)上安裝振動(dòng)傳感器。通過監(jiān)測(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)判斷機(jī)器人的工作狀態(tài)。

如果其震動(dòng)頻率和日常數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)一致，則說明機(jī)器人處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)中;如果存在振幅過大、振動(dòng)頻率過快，就說明減速器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，需要技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行分析和檢測(cè)，進(jìn)而根據(jù)需要對(duì)震動(dòng)頻率進(jìn)行調(diào)整，確保其運(yùn)行穩(wěn)定。

3.4 劃定機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡

在規(guī)劃并設(shè)計(jì)機(jī)器人運(yùn)行軌跡時(shí)，需要參考企業(yè)實(shí)際生產(chǎn)需求。而且機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡設(shè)計(jì)需要借助計(jì)算機(jī)程序完成。因此技術(shù)人員需要將工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)位置與企業(yè)生產(chǎn)的要求結(jié)合，以數(shù)據(jù)的形式控制設(shè)備，而且計(jì)算機(jī)系統(tǒng)可以借助運(yùn)動(dòng)學(xué)公式對(duì)整個(gè)運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，合理設(shè)置運(yùn)動(dòng)量。

然后通過驅(qū)動(dòng)器將計(jì)算出的運(yùn)動(dòng)量上傳給驅(qū)動(dòng)電機(jī)，確保傳動(dòng)軸按照運(yùn)動(dòng)軌跡科學(xué)運(yùn)轉(zhuǎn)。滿足實(shí)際生產(chǎn)需求的前提下，保證機(jī)器人運(yùn)行穩(wěn)定，始終在預(yù)期軌道內(nèi)平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。

3.5 優(yōu)化機(jī)器人運(yùn)行環(huán)境

就工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)而言，也屬于高精密設(shè)備加工的范疇，其日常的環(huán)境會(huì)對(duì)內(nèi)部的機(jī)械部件造成直接影響。為保證設(shè)備能夠擁有一個(gè)安全穩(wěn)定的環(huán)境，管理人員需要全面落實(shí)管理制度，使用機(jī)電一體化技術(shù)對(duì)周邊的環(huán)境進(jìn)行嚴(yán)格控制，尤其是溫度和濕度情況。在日常的管理和維護(hù)工作中，技術(shù)人員需要全面把控機(jī)器人工作環(huán)境的安全性，根據(jù)實(shí)際需要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行科學(xué)調(diào)控，以免因?yàn)榄h(huán)境因素影響其正常工作狀態(tài)。

焊接機(jī)器人在汽車制造過程中具有很強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，其作用也比較多樣化。機(jī)器人焊接技術(shù)不僅可以進(jìn)行焊裝，而且也可以根據(jù)車身部位的不同來選擇不同的焊接機(jī)器人技術(shù)。在焊接汽車車門時(shí)，運(yùn)用點(diǎn)焊機(jī)器人技術(shù)能夠高效完成車門的焊接。同時(shí)運(yùn)用弧焊機(jī)器人能夠有效完成合成件的取送工作，有效的節(jié)約人力成本，提升汽車制造的效益。在現(xiàn)代汽車的制造過程中，合理、靈活地運(yùn)用焊接機(jī)器人技術(shù)，能夠推動(dòng)汽車焊接技術(shù)逐漸向自動(dòng)化、智能化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展與演變，并推動(dòng)汽車制造行業(yè)發(fā)展速度、發(fā)展水平得到更好提升。

4 結(jié)語

總之，隨著5G技術(shù)推廣與成熟，汽車制造領(lǐng)域中機(jī)器人的覆蓋率將不斷提升，越來越多具有學(xué)習(xí)能力的智能機(jī)器人將進(jìn)入到汽車制造車間，直接取代很多工種。甚至隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，將來汽車制造中將不再需要工人操作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)整車。文中分析汽車制造領(lǐng)域中應(yīng)用機(jī)器人的應(yīng)用，旨在為類似研究提供借鑒。

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