工業機器人技術應用研究

朱季澤

（中國航空制造技術研究院， 北京 100024）

引言

工業機器人是高科技發展的產物。在工業發展中科學利用該技術，可以人工智能代替人力手工，提高生產效率，節約生產成本，進而促進工業發展更優化。關注于此，根據工業機器人的基本概念、應用范圍、自動化應用、發展前景來具體分析工業機器人的技術應用。

1 工業機器人基本概述

1.1 工業機器人概念與發展

工業機器人是面向工業領域研發的多關節機械手或多自由度的機器裝置。它在工作中，是依靠自身的動力以及控制力來執行命令，實現相關操作的。作為社會經濟發展的產物，工業機器人大致經歷了三個發展階段，完成了由再現型機器人到感覺型機器人，再到人工智能機器人的轉變。工業機器人由此發展不斷完善，更好地為工業發展貢獻力量。在工業應用中，它能夠按照人類的指令行動，還可以按照提前輸入的程序實施操作。這極大地解放了人力資源，提高了工業生產的效率，加快了工業生產自動化的進程。這能夠大力轉變經濟發展方式，增強我國工業的科技競爭水平。

1.2 工業機器人發展特點

工業機器人是為工業生產制造服務的，它主要具有以下幾個特點。第一，可以編程。生產自動化還可以進一步發展，以此達到柔性啟動化。這樣。工業機器人就可以隨著生產場景的變化進行程序的二次開發和在編寫，這對于柔性制造具有重要作用。第二，可以擬人。工業機器人的主要用途為代替人員進行重復和重負荷的操作，特別是操作一些高精度要求，還有高危險性的工作[1]。因此，工業機器人的結構設計過程中充分參考人的關節結構功能，像機器人都有類似人的大臂、小臂、手腕、手爪等。隨著技術的精進，現在很多工業機器人配備了“生物傳感器”，通過對觸感、力量、視覺、聲音、語言等的感知，增強對周遭環境的判斷與適應能力。第三，具有通用性，這是根據機器人的作用范圍而言的。工業機器人作為成熟的標準化運動執行機構，其自身結構特征和運動控制系統均為標準化設計。通過更換不同末端執行器，可使工業機器人完成不同作業任務。此外，縱觀工業機器人的發展，我們可以看到它是多種技術綜合起作用的。它的發展，必將還會反作用于這些技術，推動它們不斷前進。

2 工業機器人應用范圍

工業機器人的應用非常廣泛，筆者在此將選取幾點進行具體說明。

1）工業機器人在焊接領域的應用。就目前的發展來說，工業機器人在焊接工作中表現良好。它在焊接工作中主要作用于弧焊與點焊。弧焊一般是用于汽車工業領域內的，它可對不規則的或是較寬的焊縫進行有效焊接。在具體的實踐過程中，首先需要做好機器人的就位工作，將之放置于需要焊接的部位。確定機器人位置的同時，還要固定好焊接部位。此時機器人就可以操作，按照早已設定的程序工作。而且，一般情況下不需要增設外接傳感器。如果焊接部位的形狀不規則時，焊接工作軌跡就相對復雜，要在機器人焊接作業工具的前面放置安放傳感器。這有利于機器人接收關于不規則軌跡的信息，通過人工智能做好弧焊工作。

2）工業機器人在噴漆領域的應用。噴漆使用的材料一般都包含著損害人體健康的成分，所以人工噴漆容易對工人的身體健康造成危害。而且，噴漆工作追求精細化，人工操作需要投入極大的精力。但人的精力又是有限的，長時間噴漆可能會使操作工人產生疲勞感。這就容易影響噴漆的質量，如常見的噴漆不均勻等。為解決人工噴漆存在的上述問題，在實際的工業生產中，噴漆工作通常是由工業機器人代勞的。機器人根據提前輸入的程序展開工作。由于它們輸入的程序編寫科學且精細化，這就保障了機器人的工作質量。

3）工業機器人在惡劣工況下的應用，也是工業機器人一個重要的應用途徑。其可對零件進行規范的安裝、移動、拆卸。例如工業生產中的熱壓加工。這項工作的危險系數比較高，這是因為它工作的環境是高溫的爐窯以及危險性指數高的車床沖壓床。如果人工操作，工人安全健康容易出現問題。所以，就可以規范使用機器人操作。

3 工業機器人技術應用

工業機器人以高科技為手段指導機器人工作，既能解放勞動力，還能保障工作質量。下面將結合實踐，分析工業機器人在工業生產中的自動化應用。

3.1 機器人焊接應用

焊接機器人承擔的就是焊接工作。根據焊接工藝的不同，可以選擇不同類型的焊接機器人。在工業生產中，常見的焊接機器人一般包括點焊機器人、弧焊機器人以及激光焊接機器人等。汽車制造是其應用最廣泛的領域，點焊以及弧焊機器人使用的頻率很高。在汽車制造中，車輛整體的焊接點大約有四千個。且不說焊接難度，只從數量上看，車輛焊接任務量就非常龐大。如果依靠人工，那就需要投入非常多的勞動力。焊接工作本就要求精細，車輛作為人的代步工具，它對焊接的質量要求就更高。所以，為節約時間、節省勞動力資源以及保障車輛焊接質量，在汽車焊接工作中就可以充分利用焊接機器人。還要加大研發力度，加強焊接機器人在其他工業領域的應用。

3.2 機器人裝配應用

在工業生產中，零部件安裝也是一項任務量龐大的工作。這就需要大量的勞動力參與。機器人作為節省人力的重要手段，可以科學研發能夠承擔此項工作的機器人。所以，裝配機器人就應運而生。它最主要的功能就是用于生產線上的零部件安裝。裝配機器人的研發綜合了多種技術，包括通訊、光學、自動控制、機械和微電子技術[2]。研發人員根據相應的安裝流程，給機器人編寫合適的程序。就目前在工業生產來說，安裝機器人主要用于電器制造業、汽車制造業。這兩個行業普遍的特點就是零部件安裝任務量大，而且復雜。安裝機器人功能完備，在安裝時精準度強悍，靈活性也大，所以我們選用這種方式。如汽車的后視鏡、前后擋風玻璃等零件的生產。

3.3 機器人搬運與碼垛應用

搬運機器人主要承擔搬運工作，它是通過末端的執行器實現搬運目的的。根據搬運事物的不同，搬運機器人的末端執行器也不盡相同，保持著在形狀、大小等方面的差距。搬運機器人在工業中的應用范圍非常廣闊，各行各業幾乎都有搬運需求。像生產線上下料、集裝箱搬運、裝配流水線自動化和沖壓自動化生產等。這都提高了搬運的效率，為企業節約了生產成本。

3.4 機器人檢測應用

檢測機器人從事檢測工作，往往具有多維度的附加功能。一般情況下，檢測機器人可以用于電路板、藥品包裝以及半導體的檢測。它通過對傳感器接收的光感、視覺、觸感等信息的檢測，作出判斷。

4 工業機器人技術的發展前景

工業機器人的使用在我國工業生產中還處于發展階段。交流是促進發展的有效手段，不少企業會進口工業機器人，他們往往選擇臺灣或日本兩個地區。國內的工業機器人市場主要位于東部沿海地區，以北上廣為代表。應用途徑最多的就是制造業，特別是汽車制造業。我國是制造業大國，由于勞動力成本的上升，還有一些工作性質，工業機器人有很大的市場空間。基于這些情況，我們要加快推動工業機器人的研發與使用，推動制造業良好發展，提高工業建設質量。

5 結語

工業機器人在社會經濟發展中占有重要地位，所以我們要關注其發展。依據工業機器人的應用范圍，積極研發多種類型的機器人，以促進工業自動化生產，推動社會不斷進步。