工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)及維護(hù)措施研究

摘 要：工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的迅速發(fā)展，為各行各業(yè)生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量的提高作出了有效貢獻(xiàn)。但是工業(yè)機(jī)器人在使用過程中也會(huì)出現(xiàn)各種問題和故障，必須通過有效的維護(hù)措施，來維持機(jī)器人良好的運(yùn)行狀態(tài)。因此，文章在分析工業(yè)生產(chǎn)中工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用的同時(shí)，進(jìn)一步探討了工業(yè)機(jī)器人維護(hù)中的相關(guān)措施和要點(diǎn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人 應(yīng)用 維護(hù)措施

0 引言

隨著工業(yè)自動(dòng)化智能化進(jìn)程的加快，工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了更加重要的作用。但是為了維持工業(yè)機(jī)器人良好的運(yùn)行狀態(tài)延長(zhǎng)使用壽命，必須采取有效的維護(hù)措施，及時(shí)排查和處理工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行中的故障和異常。

1 機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

隨著科技的飛速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在工業(yè)生產(chǎn)中展現(xiàn)出了極其明顯的優(yōu)勢(shì)。第一，機(jī)器人能夠代替人工承擔(dān)一些高風(fēng)險(xiǎn)、高強(qiáng)度的工作，如焊接、噴涂和搬運(yùn)等，從而有效降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證員工人身安全。同時(shí)機(jī)器人能夠全天候不間斷地工作，不會(huì)受到人為主觀因素的影響，能夠大大提高生產(chǎn)的效率。與人工相比，機(jī)器人在穩(wěn)定性和精度方面也具有更大的優(yōu)勢(shì)，在高精度自動(dòng)化控制系統(tǒng)的操作下，機(jī)器人能夠嚴(yán)格按照設(shè)定的程序進(jìn)行產(chǎn)品的精確加工，降低產(chǎn)品不良率，提高生產(chǎn)質(zhì)量，為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。第二，隨著工業(yè)4.0時(shí)代的到來，工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化智能化程度不斷提高，在此過程中機(jī)器人技術(shù)與互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能技術(shù)等發(fā)揮了極其重要的作用，其中機(jī)器人作為智能化自動(dòng)化生產(chǎn)的核心和關(guān)鍵，其能夠與生產(chǎn)線、倉(cāng)儲(chǔ)、物流等系統(tǒng)的無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的自動(dòng)化和智能化，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)行業(yè)的持續(xù)發(fā)展，并且機(jī)器人也具有非常高的靈活性，能夠迅速適應(yīng)不同產(chǎn)品的生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)，滿足工業(yè)企業(yè)在市場(chǎng)多元化需求方面的發(fā)展要求，提升競(jìng)爭(zhēng)力[1]。第三，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，為不同企業(yè)和生產(chǎn)線間的協(xié)同生產(chǎn)提供了便利，在工業(yè)生產(chǎn)中可以以此為基礎(chǔ)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)共享、操作控制和故障診斷等功能，是不同生產(chǎn)線之間也可以進(jìn)行協(xié)同生產(chǎn)和優(yōu)化配置，提升工業(yè)生產(chǎn)的整體效率和競(jìng)爭(zhēng)力。第四，機(jī)器人生產(chǎn)由于具有較高的生產(chǎn)效率和精準(zhǔn)度，在此過程中所產(chǎn)生的能源消耗和污染都相對(duì)較低，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)，推動(dòng)工業(yè)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，也有著積極的促進(jìn)作用。

2 工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用分析

2.1 焊接機(jī)器人

焊接機(jī)器人是工業(yè)生產(chǎn)中一種重要的自動(dòng)化設(shè)備，廣泛應(yīng)用于汽車、機(jī)械、電子等行業(yè)的焊接工藝中。焊接機(jī)器人由機(jī)械臂、焊接設(shè)備、控制系統(tǒng)和傳感器等組成，機(jī)械臂是焊接機(jī)器人的看到核心部件，其由多個(gè)關(guān)節(jié)組成，具有非常大的自由度，能夠進(jìn)行各種復(fù)雜焊接軌跡的實(shí)現(xiàn)和操作；焊接設(shè)備則包括焊接電源、焊槍、送絲機(jī)構(gòu)等幾部分，其主要負(fù)責(zé)焊接作業(yè)；控制系統(tǒng)是焊接機(jī)器人的大腦，負(fù)責(zé)控制機(jī)械臂和焊接設(shè)備的運(yùn)動(dòng)和工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化焊接；傳感器是用于檢測(cè)焊接過程中的各種參數(shù)，如焊接電流、電壓、焊接速度等，以便于實(shí)時(shí)檢測(cè)焊接質(zhì)量，及時(shí)根據(jù)焊接情況來調(diào)整操作的軌跡和焊接中的參數(shù)。焊接機(jī)器人具有非常高的焊接精度和工作效率，即便在惡劣條件下也能夠維持較高的工作效率和工作時(shí)長(zhǎng)[2]。在焊接機(jī)器人應(yīng)用過程中，需要先做好對(duì)焊接機(jī)器人機(jī)械臂以及焊接設(shè)備的調(diào)試和校準(zhǔn)，在經(jīng)調(diào)試和校準(zhǔn)都符合要求后才可以進(jìn)行焊接工作。在焊接期間需要結(jié)合具體的焊接要求和焊接材料來進(jìn)行焊接參數(shù)和焊接路徑的設(shè)定，然后就可以進(jìn)行正式焊接作業(yè)。焊制機(jī)器人在使用完成后也需要定期進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)排查和處理機(jī)器人中的故障，這樣才能夠維持良好的焊接效果。

2.2 裝配機(jī)器人

在自動(dòng)化裝配生產(chǎn)線中會(huì)使用到大量裝配機(jī)器人，裝配機(jī)器人能夠高效精準(zhǔn)地完成各種零部件的裝配。裝配機(jī)器人由機(jī)械臂、夾具、傳感器和控制系統(tǒng)等組成，機(jī)械臂主要負(fù)責(zé)裝配動(dòng)作和軌跡的實(shí)施，家具則是用于夾持和固定零部件，確保裝配的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。傳感器則是用于識(shí)別檢測(cè)裝配過程中的各種參數(shù)，如零部件的位置、姿態(tài)和力矩等，以實(shí)現(xiàn)精確的裝配控制。控制系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對(duì)其他零部件進(jìn)行操控，是裝配機(jī)器人生產(chǎn)工作的核心。現(xiàn)階段裝配機(jī)器人多應(yīng)用于汽車、電子、家電等行業(yè)中，它們能夠適應(yīng)不同的產(chǎn)品和生產(chǎn)需求，實(shí)現(xiàn)柔性生產(chǎn)。同時(shí)，裝配機(jī)器人還可以與其他自動(dòng)化設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)和協(xié)作，形成完整的自動(dòng)化生產(chǎn)線，如圖1所示。

2.3 搬運(yùn)機(jī)器人

搬運(yùn)機(jī)器人在現(xiàn)在工業(yè)搬運(yùn)和物流轉(zhuǎn)運(yùn)過程中都發(fā)揮了極其重要的作用，與裝配機(jī)器人和焊接機(jī)器人相比，這類機(jī)器人除了包括機(jī)械臂和控制系統(tǒng)外，還配置了抓取器、移動(dòng)平臺(tái)和識(shí)別系統(tǒng)，抓取器能夠根據(jù)需要搬運(yùn)物料的尺寸和形狀調(diào)整抓取器的大小，以滿足對(duì)不同物料的搬運(yùn)需求，如圖2所示；移動(dòng)平臺(tái)則能夠?yàn)闄C(jī)器人提供運(yùn)動(dòng)能力，便于其能夠按照既定的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行物料的轉(zhuǎn)運(yùn)搬卸；視覺識(shí)別系統(tǒng)則能夠更加精準(zhǔn)地進(jìn)行各種物料和零部件的識(shí)別、定位和跟蹤，從而為控制系統(tǒng)指令的調(diào)整和下達(dá)提供信息數(shù)據(jù)參考。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，搬運(yùn)機(jī)器人不僅具有非常高的搬運(yùn)效率，同時(shí)其在靈活性和安全性等方面也有了較大的提升，其能夠精準(zhǔn)高效地完成對(duì)相應(yīng)物料的抓取、移動(dòng)和搬卸，并且其還可以適用于各種不同的生產(chǎn)需求和物料變化，滿足柔性生產(chǎn)線的建設(shè)需求。

2.4 檢測(cè)機(jī)器人

檢測(cè)機(jī)器人在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中多用于產(chǎn)品檢測(cè)和質(zhì)量控制。與上述機(jī)器人不同，檢測(cè)機(jī)器人需要配置更加高精度的傳感器和圖像采集設(shè)備，這樣檢測(cè)機(jī)器人在運(yùn)行過程中才能夠精確獲尺寸、重量、溫度等物理參數(shù)，然后再由處理單元對(duì)所采集的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，與既定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，然后再根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)所檢測(cè)的產(chǎn)品進(jìn)行分揀、標(biāo)記，剔除其中的不合格產(chǎn)品。在現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)中檢測(cè)機(jī)器人的應(yīng)用具體用于以下三點(diǎn)：第一，自動(dòng)化生產(chǎn)線的線上檢測(cè)。這主要是通過傳感器和攝像頭來完成對(duì)產(chǎn)品、尺寸外觀和性能的檢測(cè)；第二，無(wú)損檢測(cè)。檢測(cè)機(jī)器人可以利用超聲波、x射線等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)對(duì)材料和零部件的內(nèi)外部情況進(jìn)行全面、準(zhǔn)確地檢測(cè)；第三，質(zhì)量控制。檢測(cè)機(jī)器人的高精度，連續(xù)作業(yè)特性可以使其在生產(chǎn)線上執(zhí)行多個(gè)質(zhì)量控制任務(wù)，并且現(xiàn)階段部分先進(jìn)檢測(cè)機(jī)器人已經(jīng)可以利用深度學(xué)習(xí)和機(jī)器學(xué)習(xí)算法，對(duì)生產(chǎn)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析預(yù)測(cè)可能出現(xiàn)的問題，對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行智能監(jiān)控和優(yōu)化，從而進(jìn)一步提高工業(yè)生產(chǎn)的效率和質(zhì)量。

3 工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)措施探討

在現(xiàn)階段工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用越來越普及，尤其在惡劣生產(chǎn)條件下或者高強(qiáng)度持續(xù)作業(yè)的場(chǎng)合，工業(yè)機(jī)器人發(fā)揮了極其重要的作用。尤其現(xiàn)階段，各類品牌機(jī)器人制造水平的不斷提升，故障率不斷降低，已經(jīng)被業(yè)內(nèi)廣泛認(rèn)可。

雖然現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，但是在工業(yè)機(jī)器人長(zhǎng)期使用過程中，仍需要進(jìn)行定期的檢查和維護(hù)。在現(xiàn)階段大多數(shù)機(jī)器人都屬于關(guān)節(jié)式機(jī)器人，因此，文章重點(diǎn)對(duì)該類機(jī)器人的維護(hù)措施和要點(diǎn)進(jìn)行了探討分析。

3.1 工業(yè)機(jī)器人本體維護(hù)保養(yǎng)

3.1.1 普通維護(hù)

（1）清洗機(jī)械手。機(jī)械手在長(zhǎng)期使用過程中可能會(huì)在表面積聚灰塵和油污，因此需要定期對(duì)其底座和手臂進(jìn)行清洗，一般情況下多采用高壓設(shè)備進(jìn)行清洗，但是在高壓設(shè)備清洗過程中禁止直接噴向機(jī)械手臂，以免對(duì)其造成損傷。同時(shí)在清洗過程中，如果表層存在油膜等保護(hù)層，需要按照相應(yīng)的流程將其去除。同時(shí)在清洗過程中禁止使用丙酮等強(qiáng)溶劑，以免對(duì)機(jī)械臂造成腐蝕[3]。此外，為了避免出現(xiàn)靜電，在擦拭機(jī)械手表面非導(dǎo)電區(qū)域時(shí)，需要采用濕抹布，比如噴涂設(shè)備軟管等等，以免產(chǎn)生靜電對(duì)設(shè)備造成損壞。

（2）中空手腕的清洗維護(hù)。為確保中空手腕的正常運(yùn)作并延長(zhǎng)其使用壽命，需要經(jīng)常進(jìn)行清洗和維護(hù)。在清洗時(shí)，應(yīng)使用不起絨球、干凈的布料進(jìn)行擦拭，以去除表面的灰塵和顆粒物。并且在完成清洗后，還需要涂抹一定量的凡士林，為后續(xù)清洗提供便利。

（3）定期檢查。定期檢查是確保機(jī)械手正常運(yùn)行的關(guān)鍵。在檢查過程中，一方面需要檢查有無(wú)漏油問題，另一方面需要對(duì)齒輪游隙、控制柜、機(jī)械手電纜、吹掃備案員等進(jìn)行檢查。

（4）檢查固定螺栓。固定螺栓固定機(jī)械手的關(guān)鍵部件，為了避免其出現(xiàn)腐蝕或者損壞，必須在日常工作中做好對(duì)其的清潔和防腐蝕保護(hù)。禁止腐蝕性液體靠近緊固螺栓或者固定夾具，同時(shí)還需要定期對(duì)其防護(hù)層進(jìn)行檢查，如果防護(hù)層出現(xiàn)破損，必須及時(shí)按照要求重新對(duì)其進(jìn)行防腐防銹處理。

3.1.2 軸制動(dòng)測(cè)試

在機(jī)械手的日常操作中，軸電機(jī)制動(dòng)器會(huì)因?yàn)殚L(zhǎng)期使用而出現(xiàn)磨損。為確保制動(dòng)器的性能和安全性，需要定期進(jìn)行軸制動(dòng)測(cè)試，以此來驗(yàn)證制動(dòng)器的工作狀態(tài)，并提前根據(jù)測(cè)試結(jié)果制定相應(yīng)的預(yù)防維修措施。在測(cè)試過程中，需要先定位機(jī)械手軸，將機(jī)械手軸運(yùn)行至一個(gè)特定位置，一般情況下需要使機(jī)械手臂的總重量及其所承載的所有負(fù)載達(dá)到最大值，在最大靜態(tài)負(fù)載狀態(tài)進(jìn)行測(cè)試才能夠充分模擬實(shí)際工作中的極端條件。在達(dá)到上述負(fù)荷狀態(tài)后需要及時(shí)斷電，以評(píng)估在斷電后，制動(dòng)器能否起到制動(dòng)效果，檢查軸的位置，如果在斷電后，位置無(wú)偏移，則說明制動(dòng)力矩合格[4]。同時(shí)，還可以通過手動(dòng)移動(dòng)機(jī)械手來檢測(cè)其有無(wú)制動(dòng)問題。制動(dòng)器在機(jī)器人工作過程中發(fā)揮著極其重要的作用，因此每天都需要進(jìn)行一次軸制動(dòng)測(cè)試，這樣才能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)軸制動(dòng)系統(tǒng)有無(wú)異常，確保生產(chǎn)安全。

3.1.3 系統(tǒng)潤(rùn)滑加油

潤(rùn)滑系統(tǒng)對(duì)于機(jī)器人的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著極其重要的作用，有效的潤(rùn)滑劑能夠減少各零部件在運(yùn)行中的摩擦和損耗，同時(shí)還能夠延長(zhǎng)機(jī)器人使用壽命。

（1）軸副齒輪和齒輪潤(rùn)滑加油。為確保潤(rùn)滑維護(hù)安全，在維護(hù)過程中必須完全關(guān)閉機(jī)器人，并使用專用的潤(rùn)滑脂逐個(gè)進(jìn)行加油操作。在加入潤(rùn)滑脂的過程中需要控制加入量每次在1g左右，避免潤(rùn)滑脂過量對(duì)密封件造成損壞或者造成油脂泄漏。

（2）中空手腕潤(rùn)滑加油。中空手腕是機(jī)器人執(zhí)行操作中最為重要的關(guān)節(jié)之一，在日常維護(hù)中，為了保證其的靈活運(yùn)行，也需要定期進(jìn)行潤(rùn)滑維護(hù)，潤(rùn)滑維護(hù)過程與上述操作相同。

3.1.4 檢查各齒輪箱內(nèi)油位

齒輪箱作為機(jī)器人傳動(dòng)系統(tǒng)中最重要的組成部分之一，其內(nèi)部的油位直接影響到齒輪的潤(rùn)滑效果和機(jī)器人的運(yùn)行狀態(tài)。因此需要定期對(duì)齒輪箱的油位進(jìn)行檢查，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)充。由于齒輪箱的結(jié)構(gòu)組成不同，在進(jìn)行檢查過程中需要按照既定的操作規(guī)程，比如部分齒輪箱需要旋轉(zhuǎn)后處于垂直狀態(tài)再開蓋檢查。

3.2 系統(tǒng)控制柜的維護(hù)

系統(tǒng)控制柜的維護(hù)需要重點(diǎn)圍繞以下幾點(diǎn)：

（1）檢查控制器的散熱情況。控制器的表面禁止覆蓋任何物品和材料，同時(shí)控制器的前后左右需要預(yù)留足夠的空間，一般情況下必須大于12cm，以便于為散熱提供良好條件。定期對(duì)控制器進(jìn)行清理，避免灰塵積聚過多；檢查控制器的冷卻風(fēng)扇以及空氣過濾布情況，如果存在堵塞或者過濾布過臟等情況，需要及時(shí)進(jìn)行處理和更換。一般情況下每500小時(shí)，需要更換一次過濾布。

（2）清潔示教器。示教器每工作時(shí)長(zhǎng)達(dá)到500小時(shí)，就需要進(jìn)行一次清潔。如果不使用，則需要將其拆卸下來并置于干凈干燥的環(huán)境中。

（3）清洗控制器內(nèi)部。在清洗時(shí)需要先切斷電源，然后用除塵刷將灰塵刷下，再通過吸塵器吸取灰塵，禁止直接用吸塵器對(duì)準(zhǔn)清潔位置進(jìn)行灰塵的吸取，具體清洗次數(shù)可以根據(jù)環(huán)境條件進(jìn)行確定。

（4）清洗和更換濾布。濾布清洗溫度最高不超過40℃，在清洗完成后禁止擰干，需要直接平鋪晾干。

（5）定期更換電池。測(cè)量系統(tǒng)中采用的是非充電電池，在快達(dá)到電池使用壽命后，消息日志中會(huì)給出提示信息。一般情況下會(huì)在電池電量?jī)H剩1800小時(shí)列出上述信息，電池總壽命約在7000小時(shí)。如果控制柜除控制機(jī)器人外還控制CBS單元，或在使用8軸機(jī)器人的情況下，電池的使用壽命為上文所述的一半（使用2個(gè)SMU單元）。

（6）檢查冷卻器。由于冷卻器采用免維護(hù)密閉系統(tǒng)，所以在檢修中需要定期對(duì)空氣回路的相關(guān)部件進(jìn)行檢查和清潔，如果濕度較大，還需要檢查排水口的排水情況。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，為了促進(jìn)工業(yè)現(xiàn)代化的發(fā)展進(jìn)程，在現(xiàn)階段繼續(xù)要做好對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷研究和創(chuàng)新，同時(shí)也需要圍繞工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)進(jìn)行相關(guān)措施和策略的探討分析，這樣才能夠充分發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人的作用和價(jià)值，為工業(yè)行業(yè)以及企業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

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