淺談工業機器人在汽車制造領域的應用

孫建中

摘 要：目前我國許多領域都廣泛地應用機器人代替人工進行生產操作。作為一種人工智能產品，工業機器人結合了機械、傳感、操控和電子計算等多項技術。本文通過對汽車制造業工業機器人特點的研究，進一步分析工業機器人在汽車制造領域的應用現狀，以期為關注這一領域的人員提供一些參考意見。

關鍵詞：工業機器人 汽車制造 汽車裝配

中圖分類號：TP242 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）10（a）-0094-02

隨著我國經濟的發展和科技的進步，越來越多的高科技設備運用到了社會建設當中。其中工業機器人在所有領域中占有最大的比重。而汽車制造業工業機器人的應用占整個市場的六成以上。對工業機器人在汽車行業的應用情況進行深入的了解，有利于為將來汽車制造業乃至整個工業制造領域的發展作出貢獻。

1 工業機器人的特點

1.1 靈活性強

工業機器人可以根據不同生產環節的需求，進行安裝和調試。同傳統的汽車制造業的焊接機相比，工業機器人的靈活性和柔性更強。傳統焊接機一個型號只能對應一種汽車類型進行生產安裝，而由于工業機器人的靈活性強，只需要對其操作程序中的運行方式和運行路線進行修改或重寫，工業機器人就可以完全代替傳統汽車焊接機，應用到不同汽車類型和不同的汽車部位的生產制造環節[1]。

1.2 穩定性高

由于工業機器人是按照事先寫好的方程和設定好的路線進行工業生產，所以相對于人工制造或者傳統機械制造來說，工業機器人可靠性更強，穩定性更高。例如，在汽車制造領域最為普遍的KUKA工業機器人，其工作精度最高可以達到0.02mm，這是人工或者傳統機器都無法達到的標準。人工操作中容易出現的焊接變形等問題，通過使用KUKA機器人可以有效地杜絕，使汽車車體表面質量提高。

1.3 功能性多

工業機器人的許多功能和特性都在很大程度上彌補了人工制造和傳統機器的不足。例如，在汽車生產過程中，由于車身各部分零件的重量都很大，單靠人工搬運不僅很難完成準確定位，而且容易對各部分零件造成損害。而KUKA機器人的最高搬運值可達1t，完全解決了這一問題。此外，只要有充足的電量供應和適時維修保養，工業機器人完全可以實現24h不間斷工作，大大提高了汽車制造的生產效率。

2 工業機器人在汽車制造領域的應用

2.1 零件搬運

作為目前汽車制造領域最重要的設備之一，工業機器人在汽車生產的各個環節都有著不同程度的應用。工業機器人在汽車制造行業最基礎和最重要的應用就是對汽車各部分零件進行搬運和組裝。例如，在工業機器人的末端法蘭盤安裝定點抓放裝置，就可以控制機器人去往指定的地點抓取汽車零部件，并搬到指定的位置完成放置動作。整個過程不僅速度快耗時少，而且對于汽車零部件的損害也會降到最低。此外，操作人員可以根據不同部位不同形狀汽車零件的要求，在機器人末端安裝不同型號的抓放裝置執行器，這樣即使是同一個機器人也可以完成不同型號的汽車的零件搬運和組裝，從而使工業機器人的應用面擴大，達到節約資源，提高工作效率的目的。

2.2 車體焊接

除了零件搬運這種基礎的工作，工業機器人在汽車制造車體焊接的環節也有著重要的應用。車體焊接主要分為點焊和弧焊。點焊技術和弧焊技術在整個汽車車身的制造環節都占據著重要的地位。在車身焊接的過程中，能否規劃好焊接路線直接影響著車身質量的好壞和性能的優劣。而工業機器人就可以很好地解決這一問題，例如，在工業機器人中安裝適合的焊接工具和運行最適合的程序，能夠保證機器人在車身點焊的過程中，降低偏差，提高點焊的精確程度，達到更好的點焊效果。汽車車體弧焊環節也是如此，通過給機器人安裝高精度傳感器，利用計算機技術控制機器人的運行路線和運動軌跡，此外也可以利用機器人圓弧插補和直線插補的特點，將弧線焊接和直線焊接相結合，達到更好的焊接效果。綜合點焊與弧焊，只依靠工業機器人就足以完成整個車體的焊接工作[2]。

2.3 車身噴涂

汽車噴涂環節主要包括車體外部噴漆和車身連接處涂膠。汽車制造業中對汽車車身的噴涂也可以依靠工業機器人來完成。例如，在工業機器人運行程序中添加車身噴涂程序，機器人就可以按照要求對車體表面進行噴漆。同時，事先為機器人安裝適合的噴漆槍和噴漆泵等工具，機器人就可以根據車身形狀和面積，自主選擇最適合的噴漆工具，完成車體表面快速均勻噴漆，有效地避免了因人工操作速度慢和操作過程中出現的失誤，導致車體噴漆不均勻或者刮花等現象。除此之外，安裝了膠槍和膠泵，工業機器人就可以快速對車體需要密封的部位進行膠封，且工業機器人會根據車身材料的物理特性和化學特性，針對不同部位涂抹不同厚度和形狀的汽車用膠，避免造成浪費。

2.4 汽車裝配

汽車生產過程中對于汽車裝配有專門的裝配機器人。相對于普通的工業機器人來說，汽車裝配機器人擁有工作精度更高、工作柔性更好、工作范圍廣、并且能與其他系統配套使用等諸多優點。隨著汽車制造業發展程度越來越高，對于汽車安裝速度和精度的要求也隨之增強，并且在汽車的各部分零配置當中，精密的小配件越來越多，單靠人工裝配難以滿足生產進度的要求。例如在汽車車門、汽車儀表盤、車身擋板、擋風玻璃、車燈、車體電池、內部座椅的安裝，以及汽車發動機裝配的過程中，裝配機器人都發揮著重要的作用，不僅能提高汽車裝配的效率，而且為總裝配車間的其他裝配機器人的裝配工作打好基礎。

2.5 出廠前檢測

在完成了汽車零件生產、車體焊接、噴漆涂膠和裝配工作之后，一輛汽車基本上已經制造完成。但是，在汽車出廠售賣正式投入使用之前，還有一項必不可少的環節，那就是汽車出廠前的安全性能檢測。由于安全性能檢測具有一定危險性，完全依賴人工的操作可行性不大，因此使用機器人進行汽車安全性能檢測是目前汽車制造領域最佳的選擇。例如，KUKA工業機器人的安全檢測系統主要包括了測量控制模塊和視覺傳感模塊。二者相結合主要可以用于獲取被測試零部件的圖像信息，并且通過與安全零部件的標準進行比對，測算出其中存在的誤差，從而達到排除不合格零部件，提高安全系數的目的。此外，利用碰撞機器人可以模擬人在車內的狀態，完成對汽車使用過程中發生意外碰撞的測試。將機器人的模式進行調整，使其適應汽車的運行速度，保證其在發生碰撞的過程中既不發生損傷，又能通過最直接的方式，記錄汽車內部在發生不同等級碰撞時的數據，通過分析數據，不斷改進汽車性能，達到提高汽車安全指數的效果。

3 結語

隨著我國汽車制造領域不斷迅猛發展，工業機器人在汽車制造領域的重要性和不可替代性逐漸凸顯出來。在汽車制造行業工業機器人不斷應用，能有效提高汽車生產效率和汽車生產質量，大大降低人為原因造成的生產過程中的失誤，同時也縮短了汽車生產周期，為研發汽車新性能提高產品品質爭取了時間。工業機器人的不斷發展和完善，勢必帶領整個汽車制造行業邁向新的高度，對此工業機器人在汽車制造領域的應用具有不可匹敵的貢獻。

參考文獻

[1] 袁占江，馬娜.淺談汽車焊裝領域PLC對工業機器人的控制[J].河北企業，2015（6）：147.

[2] 王田苗，陶永.我國工業機器人技術現狀與產業化發展戰略[J].機械工程學報，2014（9）：1-13.endprint