工業機器人的應用研究

劉永安，余天榮

（廣州數控設備有限公司，廣東廣州 510530）

工業機器人的應用研究

劉永安，余天榮

（廣州數控設備有限公司，廣東廣州 510530）

介紹了工業機器人的發展歷程、應用現狀，并對工業機器人技術的未來發展趨勢做出了展望。隨著經濟和科學技術的不斷發展，生產自動化、智能化已經成為了社會發展的必然趨勢，由更加智能的生產工具來代替人工進行生產也成為了生產力發展的必然要求，為了滿足日益增長的生產力需求，在此前提下工業機器人應運而生。隨著工業機器人技術的不斷發展，工業機器人已經開始廣泛的應用于社會生產的各個領域。

工業機器人；發展；應用

1 機器人的發展和現狀

1959年，美國的英格伯格和德沃爾制造出第一臺機器人，最初的機器人只可以實現簡單的示教再現，此時的機器人，每個動作都需要操作人員通過示教盒用程序進行控制，機器人沒有對外界進行反饋和判斷的能力，只能使用于簡單重復生產動作。但此類工業機器人成本低，控制簡單，到現在依然有大量這樣的工業機器人運用于并不復雜的生產線當中。

現代的機器人最大的特點就是配備很多傳感器，最普遍的就是給機器人配備視覺定位系統，這就相當于給機器人加上一雙眼睛，這時機器人可以通過接收外界信息對外界進行反饋，具有一定的智能性，具有自我調節的能力，這部分已經成為了工業機器人研發和應用的熱點，越來越多帶有視覺定位系統的工業機器人被運用于生產當中，這可以提高生產的智能化和柔性化。除了給機器人視覺感知之外，還會逐漸地給它帶來聽覺和觸覺等其他方面的感知，以提高機器人的智能程度，這也是最能體現現代工業機器人發展水平和主流的地方。現在的工業機器人雖然可以有一定的感知能力，并能夠進行調節適應，但并不具備獨立判斷，推理和決策的能力，賦予機器人智能思維，實現真正意義上的自動化、智能化生產，這將會是機器人未來發展的趨勢。

經過這么多年的發展，工業機器人的類型和系列日益完善，其負載等級也從幾千克到一千多千克，其中最常見的通用型機器人，主要有六關節工業機器人、并聯機器人和碼垛機器人。同時工業機器人的性能也得到了極大的提高。現在工業機器人的末端輸出速度可以達到數米每秒以上的速度，重復定位精度可以達到0.03 mm以上，負載可以達到1 300 kg。

2 工業機器人的應用

2.1 用于搬運

搬運是生產工業機器人的最初應用，也是目前為止最廣泛的用途之一。得益于機器人速度、精度、穩定性等方面性能的提高，搬運機器人可以搬運的東西越來越多。同時由于機器人系列化的完善，機器人的負載也越來越大，可以滿足大部分行業對產品貨物搬運的要求。和傳統生產線上的機械手相比，工業機器人所占空間更小，工作方式更加的靈活。其中由于六關節機器人定位精度高，動作靈活，廣泛應用于機床的上下料，生產線的上下料，和機器人間的對接。現在普遍都為這些機器人加上了視覺定位系統[1]，從而實現自動化、智能化和柔性化生產。并聯機器人負載能力較低，但速度極高，因此經常用于生產線上小件零件的上下料和堆放，可以大力提高生產速度。如圖1，四軸的碼垛機器人具有結構簡單、運動穩定、操作簡單、負載大等特點，目前碼垛機器人的最大負載已經達到了1 300 kg。而且由于碼垛機器人本身的平行四連桿機構，可以保證末端輸出盤與地面水平，從而可以保證搬運貨品可以平穩碼放，因此碼垛機器人非常適合用于大批貨品的搬運碼垛，現在已經廣泛運用于各種場合的貨品搬運，以降低人的勞動強度，而且極大地提高了生產的效率和速度。如圖2，并聯機器人因其動作靈活，速度快，易搭配視覺系統的特點，也被廣泛用于各種輕載的、形狀不一的產品。

圖1 廣州數控四軸碼垛機器人

圖2 廣州數控并聯機器人

2.2 用于焊接

焊接機器人是目前應用最廣泛的一類工業機器人[2]，在各國機器人應用比例中大約占總數的40%～60%。焊接機器人其實就是在焊接生產領域代替焊工從事焊接任務的工業機器人，這些焊接機器人中有的是為某種焊接方式專門設計的，而大多數的焊接機器人其實就是通用的工業機器人裝上某種焊接工具而構成的。現在已經有各種各樣的行業開始運用機器人進行焊接。由于機器人的運動較人工更加平穩，因此焊接機器人的焊接質量也較穩定。新型焊接機器人都滿足可在0.3 s內完成50 mm位移的最低功能要求，可以在短時間內快速移位，非常適合運用于點焊，可以極大地提高焊接速度，提高生產效率。而且焊接現場一般環境非常惡劣，對人體有很大的傷害，用機器人焊接可以改善工人的勞動條件，保障工人身體健康。現在焊接機器人已經廣泛應用于汽車、工程機械、金屬結構和軍工工業等行業。尤其是在車輛行業中，焊接機器人特別適合車輛行業中的流水線式、大批量的生產模式，現在國內外先進的汽車企業基本上都已經在使用機器人代替人工焊接，圖3為廣州數控機器人在現場正進行焊接操作。

2.3 用于噴涂和其他應用

噴涂機器人同樣被大量地應用在汽車、家具、電器以及搪瓷等行業。工業化社會的發展，要求產品生產車間高強度、高效率地完成噴涂工藝，由于此工藝易對人體健康造成損害，噴涂機器人應運而生。關節型工業機器人加上密封設計，加上其自由度大、速度快、工作空間運行靈活的特點，尤為適合有復雜運行軌跡的運行操作。

The Applications and Research on Industrial Robots

LIU Yong-an，YU Tian-rong
（GSK CNC Equipment Co.，Ltd，Guangzhou 510530，China）

This paper describes the development of industrial robots and its present application status.Also the paper makes an outlook on the development trends of industrial robot technology.As the continuous development of science and technology，the production automation and intelligence have become an inevitable trend of social development.Use tools that more intelligent to replace manual operation has become a necessary requirement for the development of productive forces，that give birth to industrial robots technique. With the continuous development of industrial robots technique，industrial robots have been widely used in various fields of social production.

industrial robots；development；application

TP242

A

1009－9492(2014)02－0052－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.02.015

2013－12－31