機器人系統在汽車車身制造技術中的應用

杜志華 李軍峰

摘 要：文章研究分析了汽車車體焊接制作環節中，對多類相異連接工藝和機器人操作技術之間的復合式應用模式及其發展方向。

關鍵詞：智能機器人；操作系統；汽車制造；車體焊接

目前智能機器人焊接技術在汽車制造領域中獲得了大力的普及運用，并且由此彰顯出了當今汽車車體焊接工序又出現了一個新的突破。焊接機器人的廣泛應用讓當今各類裝配對接工藝呈現出很強的柔性化功能，也就是指：其滿足了各類相異汽車零部件的組裝需求、可在極短時間內迅速完成多類組裝對接技術的模式轉型，最高效率地展示智能機器人的功能特征，讓其可依照多類具體需求來有效推進其他組裝對接工藝的運用和完善。上汽通用在焊接車體制作階段中選用了功能豐富的機器人操縱設備，譬如汽車車體激光焊接工序、壓合工序、局部焊接工序、沖壓對接工藝、涂膠工藝、總成組裝工藝，另外還有激光遠程遙感檢測工藝等，都穿插利用了多類形式的機器人操作機構。

1 汽車車身焊接機器人操作機構的組成元素

焊接機器人操縱裝備體系是功能獨立、動作空間大、操作形態變化機動、自動性控制水平高、柔性效能佳的焊接作業機構，具備豐富的加工效能、反復操作時精準性強，對接品質佳、抓取負荷重、操作效率高、操控安全可靠等工藝特性。焊接機器人裝備是焊接工藝達到柔性指標要求的必然選擇，是否選用焊接智能機器人這一先進性加工工具是車身焊接作業線是否具備應有柔性化水平的基本象征之一。焊接智能機器人操作機構的組成總體來說是由焊接型智能機器人主體、機器人操控器、工裝現場轉換接觸器、工裝轉回操作支架、自動調整支座以及機器人設備本體內第七軸等多類部件所組成。在具體焊接操作過程中，再依據相應的組裝要求實施與之相配套的功能組合。對某一已確定型號的智能機器人來講，也就確定了其本身所具有的抓重、操作半徑、加工精度等主要操作指標，其加工高度可利用不同尺寸的機座來進行調配。

智能機器人的操控機構是由調控器來承擔，程序編制是依靠人工操作鍵盤來實現。一般情況下焊接智能機器人具備一專多能的用途，比如可以同步完成拼組和焊接工序，或是同步完成涂膠和對接工序等，此類過程是依托焊裝智能機器人機構本身的快速調換接頭及工裝機架的操作組合來迅即完成的，所耗時間只有幾秒，由此大幅度提升智能機器人的操作功效，減低工程運行成本。[1]

2 智能機器人復合操作工藝

2.1 智能機器人激光焊接工藝

所謂激光式焊接工藝是說利用激光光束作為焊接過程中的熱能來源，智能機器人裝置充當操作機構，具備能量聚焦性強、供熱能力強、焊接功效高、焊接過程微變形等技術特點，可完成對薄板材料的快速焊接。激光焊接設備通常包括激光噴射議、光線傳到機構、焊接調控機構等若干部分。由于依托激光發射所帶出熱能而進行的熔焊作業對焊接接頭部分的精準度要求甚為嚴格，所以不得不采用激光式焊接機器人來完成所需要的焊接作業工序，并選取不同于普通智能機器人的絞臂型焊裝機器人來完成這一操作過程。

2.2 借助于智能機器人的激光遙控監測工藝

視覺性直觀檢測作為當今一款新式的檢測方法，具備檢測范圍寬、無需直接接觸、觀察方便、操作迅速、精度極高等工藝優點。眼下此類技術檢測方式在汽車結構性能檢測系統中得到了廣泛應用，其可以完成汽車車身的遠距離檢測，且可充分展示出汽車產品質量上的誤差范圍，既提升了汽車制造中的質量達標率，亦給優化工藝、縮小偏差構建了一款閉合的操控體系。以智能機器人為基礎的柔性遠程檢測體系，視覺認知體系融入機器人裝備自身之中，借助于管控機器人的移動路徑變化來操縱視覺反映器，并確定出其在空間的具體哪一部位，從而完成對測量目標的測試。

在車身焊接作業中，激光遙控檢測工藝獲得了大力的應用，譬如車門蓋組裝、前身切削焊接、車體后部尾燈部位的確定等。以往的焊接作業中，車體后部尾燈定位孔是在沖壓單體部件時來完成的，借助于一整套焊接工序，其累計偏差極大而且極難得到精準的控制，這就造成尾燈裝好之后和周邊的定位尺寸不匹配、安裝效果欠佳。[2]

2.3 智能機器人在汽車車體點焊工藝中的運用

點焊對接工藝是汽車本身制作工序中的古老工藝，是車體焊接對接工序中的主要操作內容。在焊接的操作程序中，伴隨著汽車車體混裝制作工序的迅猛發展以及合金板材在焊接中的廣泛運用，此外在多層型板的焊接過程及高品質鋼板的具體應用過程中，智能機器人的多種功能越發得到淋漓盡致的發揮。[3]智能機器人操作機構的大力運用強化了焊裝的品質和精度、提升了焊接速度、減小了工人的作業量、達到了多種車型的混流生產效果。

2.4 智能機器人在汽車車體壓合工藝中的運用

壓合工藝在高品質汽車制造過程中占有極其重要的地位，傳統的壓合技術一般采用模具和壓機的形式，其投資費用較高、占地面積較大。機器人系統與壓合技術的結合產生了機器人滾邊壓合新技術，它通過機器人與特殊設計壓合滾輪的配合，在一定的焊接壓力下實現諸如天窗頂蓋、四門兩蓋的壓合方式連接。該技術可以實現多品種的混流生產，這樣可以降低投資成本。通過快速的涂膠系統可以滿足不同類型涂膠的要求，涂膠均勻可靠，尤其對于特殊膠型可以實現精確的控制，提高涂膠速度。[4]

3 結語

綜上，由于汽車車身制造的批量化、多樣化、高效率以及對產品質量一致性的要求，機器人系統在汽車車身制造技術中得到了普遍的應用，將機器人技術與激光連接技術進行復合使用，可充分發揮各類技術的優勢，獲得最佳連接效果。

參考文獻：

[1]葉偉標，杜啟業，華棟，崔佩儀.基于電力帶電搶修作業的機器人開發與應用[J].設備管理與維修，2018（06）.

[2]曹昭.智云機器人兼容控制系統的關鍵技術研究與應用[J].科技創新與應用，2018（14）.

[3]梁文莉.全球機器人市場統計數據分析[J].機器人技術與應用，2018（02）.

[4]堯李慧，蔡曉華，田雷，侯云濤.自走式智能牛舍清潔機器人路徑設計與研究[J].農機化研究，2018（01）.