工業機器人的技術發展及其應用研究

陳麗芳 本溪市機電工程學校

工業機器人的技術發展及其應用研究

陳麗芳 本溪市機電工程學校

伴隨著經濟全球化的模式改變，制造業的格局也在發生著翻天覆地的變化，同時，勞動力成本在不斷的提高，大量的勞動密集型產業也在不斷的轉型與升級，對于美國以及一些發達國家的傳統制造行業給我國帶來了極大的反思，工業機器人由于其具有較高的工作效率和極強的穩定性，且重復精度良好，可以在較為復雜惡劣的情況下進行作業，由此便在眾多勞動密集型行業發揮著極大的重要作用，工業機器人的起源與發展經歷了一系列的階段，同時，也在應用領域中不斷的拓展。

機器人 工業 技術發展 應用

1 工業機器人起源及發展

1938年3月第一次出現了搬運機器人模型的報道，這款機器人是通過電動機來實現5個軸的運動，在1954年，George Charles Devol申請了一款機器人的專利，這也是全球第一臺數字化可編程的現代工業機器人，通過液壓的驅動來進行程序編譯，1969年Victor Scheinman發明了斯坦福機械臂，是6軸鉸接時機器人，可以在一定空間之內使機械臂任意的進行運動，而不斷的發展，工業機器人不斷的被研制，就目前來看，國際上領先的四大標桿企業主要有瑞典ABB、德國KUKA、日本FANUC和日本安川電機，工業機器人的數量也在不斷的增加，領域也得到不斷的拓展。

2 工業機器人的特點

工業機器人是朝著“高速、高精、重載、輕量化和智能化”的方向去發展，由此，工業機器人的特點主要有以下幾個：

（1）先進制造技術于一體，是工業自動化高水平的體現。工業機器人主要是通過對過程進行實施和控制，優化與調度，管理與決策，從而將精密化、柔性化、智能化與軟件應用開發等一系列先進技術進行結合，降低成本，增加產量。

（2）工業機器人通過精細的制造與加工，可以說是計算機與動力機械的一種延續，是數字化與自動，網絡化與智能化的重要結合手段。

（3）應用領域廣泛。工業機器人在生產過程中的關鍵設備可以用于制造、安裝、檢測等的各個生產環節之中，其技術可以應用到冶金、煙草、醫療、教育、汽車零部件等諸多領域及行業。

（4）工業機器人是多種交叉學科的融合，比如將工業機器人的控制技術、激光的加工技術、只能的測量技術等進行一體化設計，是一種技術的綜合體。

3 工業機器人核心部件研制的關鍵技術

一般來說，工業機器人的核心部件主要有高精度減速機、電機和高精度伺服驅動器以及機器人控制系統三大部分。而這三部分核心部件研制的關鍵技術主要有以下幾種：

3.1 材料成型控制技術

RA減速機的減速齒輪必須需要具有非常強的耐磨性和高剛性才能確保精度精準，因而對于材料的成型要求很高，尤其體現在對材料化學元素、含量、金相組織控制，以及超常規熱處理工藝方面。

3.2 精密裝配技術

工業機器人的減速器要符合實際產品的裝配，需要精密度的裝配技術，且要配備精密的裝配夾具，才能確保RV的軸測斜為零，并且一定要具有額定的靜剛度。

3.3 快速響應伺服控制技術

機器人的電機驅動機主要有位置環，速度環和電流環，機器人專用電機對力矩的變化相應必須具有快速性，因而，驅動器的內環深度控制是最主要的關鍵技術，同時，要對內部預測模型進行閉環的優化策略，這也是實現快速穩定的伺服相應的必備途徑。

3.4 在線參數自整定技術

這一技術主要可以實現機器人系統參數的辨識功能，通過在線參數的不斷優化，來進行辨識算法，這樣可以使伺服驅動器根據實際情況進行判斷，來進行智能的調整，滿足不同工作情況的需求。

4 工業機器人在制造業中的應用

4.1 基于PAD示教的船舶焊接機器人

船舶行業的制造中有許多的焊接工作是需要人工進行操作的，以焊接機器人來代替人工完成焊接是未來船舶焊接的主要發展方向，由于船舶的體積比較龐大，因而需要通過移動的焊接機器人來完成焊接的工作，當進行雙殼體船焊接的時候，結構具有一定的特殊性，因為只能有一個封閉的結構，且只能過一個人，里面有許多的煙等有毒氣體，這樣惡劣的環境之下，通過船舶焊接機器人便可順利完成。

4.2 白車身焊接機器人

白車身的生產是大批量的，且要高效率的，而且焊點多達4000——5000個之多，白車身焊接機器人正在朝著高度自動化的方向去發展，來完成大規模的定制生產線的發展，德國KUKA公司為奔馳、大眾、寶馬、福特等整車企業所研制的白車身焊接生產線，其生產線上的機器人占有率已經高達98%以上，意大利COMAU公司在焊接生產線領域也是處于領先地位，其研制的焊接機器人可以同時處理4種以上的不同車型。

4.3 搬運機器人

搬運機器人在物流領域中發揮著重要的作用，物流行業是需要快速高效的進行整個產品的搬運，應用于此領域的搬運機器人則通常是六軸機器人或是四軸機器人，六軸機器人主要應用于較為重的貨物搬運，比如重型零部件的起吊、車身的轉動等，四軸機器人則由于軸數較少，運動軌跡比較接近于直線，一般適用于高速的包裝和碼垛的工作。

除此之外，工業機器人的應用主要還有裝配和拆卸雙功能的機器人、打磨拋光機器人、移動式的工業機器人以及縫紉機器人等諸多領域的應用，并不斷的朝著更加智能化的方向發展。

[1]李瑞峰．中國工業機器人產業化發展戰略［J］．航空制造技術，2010(09):32-38

陳麗芳（1969—）女，漢族，遼寧遼陽縣人，學歷，本科，高級講師，工作單位，本溪市機電工程學校，研究方向：機電技術應用教學工作。