针对机械制造中工业机器人技术的运用分析

针对机械制造中工业机器人技术的运用分析

任宝华 刘福东

天津达祥精密工业有限公司，天津 301701

摘要：随着科技的飞速发展，能够代替人力实现特定操作的机器人在各个行业得到广泛的应用。极大地降低了劳动强度，提高了生产率及产品质量。随着现代化精密机电设备的不断发展，对零部件的加工精度、装配精度及外观质量要求不断提高。需要不断的研发新的工业机器人应用技术，提高工业机器人的运动精度，增强机器人的感知适应能力，缩短编程时间及机器人示教时间，拓宽机器人应用范围，降低用户使用难度，适应生产需求，促进工业机器人产业的发展。
      关键词 机器人；工业；应用
　　引言：改革开放以来，我国工业有了质的飞跃，生产出来的产品在很大程度上满足了人们的物质需求，但是我国的工业发展较晚，工业水平与发达国家相比仍有很大差距。尽管历经40年的发展，有迎头赶上的趋势，但在工业机器人方面仍有较大的提升空间。由于我国科技水平有限，在核心部件关键技术的掌握上与世界工业强国仍然有一定的差距。比如我国无法制造出类似德国高自动化一体式工业机器人、高精度的RV减速机等，在稳定的实时操作系统上，也难以与工业强国竞争。想要成为制造强国，我国需要重视现代工业机器人的发展。
　　1 工业机器人特征
　　工业机器人，顾名思义，是一种应用于工业上的机器装置。工业机器人是可以仿造人类的操作、自动重复编程的现代制造业的自动化装备。集合了多种先进的技术于一体，比如外形的设计需要机械三维设计，电路的设计需要电子技术，算法的编辑需要计算机相关的知识，同时还有传感器的控制等等。相比于传统的工业设备，工业机器人有众多的优势，比如机器人具有易用性、智能化水平高、生产效率及安全性高、易于管理且经济效益显著等特点，使得它们可以在工业生产中做一些单调、频繁且重复时间长的工作。
　　1.1 机器人的易用性
　　在我国，工业机器人广泛应用于制造业，不仅仅应用于汽车制造业，大到航天飞机的生产，军用装备，高铁的开发，小到圆珠笔的生产都有广泛的应用。并且已经从较为成熟的行业延伸到食品，医疗等领域。由于机器人技术发展迅速，与传统工业设备相比，不仅产品的价格差距越来越小，而且产品的个性化程度高，因此在一些工艺复杂的产品制造过程中，可以让工业机器人替代传统设备，这样就可以在很大程度上提高经济效率。根据数据统计显示，从2016年到2017年，全球工业机器人的总销量已经从29.4万台突破到34.6万台。可见工业机器人应用范围之广。
　　1.2 智能化水平高
　　随着计算机控制技术的不断提高，工业机器人将逐渐能够明白人类的语言，同时工业机器人可以完成产品的组件，这样就可以让工人免除复杂的操作。工业生产中焊接机器人系统不仅能够实现空间焊缝的自动实时跟踪，而且还能实现焊接参数的在线调整和焊缝质量的实时控制，可以满足技术产品复杂的焊接工艺及其焊接质量、效率的要求。另外随着人类探索空间的扩展，在极端环境如太空、深水以及核环境下，工业机器人也能利用其智能化将任务顺利完成。
　　在医学方面，机器人能在未知环境中，在感知区域内，实时准确地提供障碍物存在的距离信息。例如，鼻内镜手术中全智能化机器人可以进行鼻内镜手术治疗慢性鼻窦炎、鼻息肉。手术过程顺利，无术中、术后并发症。随着材料、控制等技术的不断创新，实验室用品的日趋产品化，移动互联网、物联网的快速发展，都将促使精密型工业机器人逐步渗透制造业的各个领域，并且由制造实施型向服务型转化。

1.3 生产效率及安全性高
　　机械手，顾名思义，通过仿照人类的手型而生产出来的一种新型装置，它生产一件产品耗时是固定的。并且在同样的生产周期内，使用机械手生产出的产量也是固定的，不会忽高忽低。每一模的产品生产时间是固定的，产品的成品率也非常高，使用机器人代替人工也更符合老板的利益。
　　工厂采用工业机器人生产，是可以解决很多安全生产方面的问题。对于由于个人原因，如不熟悉工作流程、工作疏忽、疲劳工作等导致安全生产隐患，统统都可以避免了。
　　1.4 易于管理，经济效益显著
　　企业可以很清晰的知道自己每天的生产量，根据自己所能够达到的产能去接收订单和生产商品。而不会去盲目预估产量或是生产过多产品产生浪费的现象。而工厂每天对工业机器人的管理，也会比管理员工简单得多。
　　工业机器人可以24小时循环工作，能够做到生产线的最大产量，并且无需给予加班的工时费用。对于企业来说，还能够避免员工长期高强度工作后产生的疲劳、生病带来的请假等误工的情况。生产线换用工业机器人生产后，企业生产只需要留下少数能够操作维护工业机器人的员工对工业机器人进行维护作业就可以了。经济效益非常的显著。
　　2 工业机器人的应用
　　2.1 在码垛方面的应用
　　在各类工厂的码垛方面，自动化极高的机器人被广泛应用，人工码垛工作强度大，耗费人力，员工不仅需要承受巨大的压力，而且工作效率低。搬运机器人能够根据搬运物件的特点，以及搬运物件所归类的地方，在保持其形状的和物件的性质不变的基础上，进行高效的分类搬运，使得装箱设备每小时能够完成数百块的码垛任务。在生产线上下料、集装箱的搬运等方面发挥及其重要的作用。

2.2 在焊接方面的应用
　　焊接机器人主要承担焊接工作，不同的工业类型有着不同的工业需求，所以常见的焊接机器人有点焊机器人、弧焊机器人、激光机器人等。汽车制造行业是焊接机器人应用最广泛的行业，在焊接难度、焊接数量、焊接质量等方面就有着人工焊接无法比拟的优势。
　　焊接机器人的操作便捷，一个人就能够完成多个机器人的维护工作，对于企业来说，是节约成本的有效方法。因为汽车制造业对产品的质量要求极高，所以焊接机器人因其精细焊接的能力、高超的感知水平、極高的工作效率，越来越受到汽车制造行业的青睐。 　

2.3 在装配方面的应用
　　在工业生产中，零件的装配是一件工程量极大的工作，需要大量的劳动力，曾经的人力装配因为出错率高，效率低而逐渐被工业机器人代替。装配机器人的研发，结合了多种技术，包括通讯技术、自动控制、光学原理、微电子技术等。研发人员根据装配流程，编写合适的程序，应用于具体的装配工作。装配机器人的最大特點，就是安装精度高、灵活性大、耐用程度高。因为装配工作复杂精细，所以我们选用装配机器人来进行电子零件，汽车精细部件的安装。
　　2.4 在检测方面的应用
　　机器人具有多维度的附加功能。它能够代替工作人员在特殊岗位上的工作，比如在高危领域如核污染区域、有毒区域、核污染区域、高危未知区域进行探测。还有人类无法具体到达的地方，如病人患病部位的探测、工业瑕疵的探测、在地震救灾现场的生命探测等均有建树。
　　一般情况下，探测机器人主要依据光电传感器、力矩传感器、声波传感器等进行探测。除此以外机器人还较多的应用于电路板、药品包装以及半导体的检测。虽然现在技术受限，无法制造出如电影《普罗米修斯》中探测能力强，且能够绘制地图的机器人，但在不久的将来，我相信探测功能更强大的机器人一定会登上世界的舞台。

3结束语

本文针对工业机器人运用的关键技术进行分析，通过研究工业机器人运用技术，有利于降低工业机器人的使用难度，提高机器人的可操作性，增强工业机器人应用水平及扩大其应用范围，促进工业机器人产业的快速发展。
 参考文献：
 [1]柳倩,桂建军,杨小薇,曲艳丽.工业机器人传感控制技术研究现状及发展态势——基于专利文献计量分析视角[J].机器人,2016,38(05):612-620.
[2]程启良,于复生,王波,李欢欢,张艳芳.码垛机器人在工业生产中的应用研究综述[J].机电技术,2016(02):135-138.