工業機器人的自動化生產線組建技術

左培良，鄧先智，梁春光

（綿陽職業技術學院，四川 綿陽 621000）

工業機器人已經成為現代不可或缺的一種生產工藝。工業機器人自動生產組建為工業機器人的核心技術，能夠進一步提高工業機器人的生產、設計能力。當前國內工業的快速發展使得人力成本變得越來越高，與之對應的是工業機器人能夠控制生產成本，提高生產效率、生產質量，故得到了社會各界的廣泛重視。故對其展開的研究具有現實意義。

1 工業機器人自動生產線應用范圍

凡是包括機械裝配、切削加工、焊接、熱處理、沖壓、鍛造、鑄造的自動線，以及包裝、檢驗、裝配、加工、毛坯制造的生產線都可以使用工業機器人。

2 工業機器人背景與技術

相對人力操作來說，工業機器人的優勢非常突出，能夠近乎完全自動化地完成工業生產，屬于多軸聯動機械裝置。工業機器人大多配備了傳感器，機器人的所有動作，包括轉動、抬、挪全部為程序控制。工業機器人一般會配備刀具、機械手與其他能夠用于裝配、生產的工具。當然也有部分特殊工業機器人會配備可以執行加工制造與搬運操作任務的裝置。技術反映的是人類對自然力量的運用能力，這其中最重要的3點要素便是控制、動力和材料。制作工業機器人需要滿足下述3點要求：快速結束任務、大工作空間、小安裝面積。結合生產需要，工業機器人所用材料通常選用高強度不銹鋼，確保能夠滿足工業機器人緊湊結構要求。工業機器人動力應選擇電力系統驅動，確保工業機器人能夠靈活、快速響應要求。工業機器人的控制來源于自動化電腦，實現高精度操作控制。

3 工業機器人構造

當前大部分工業機器人都是由傳感裝置、伺服驅動系統、控制器、操作機所構成。簡單來說就是工業機器人由控制系統、驅動系統、主體3部分組成。機器人的控制系統就是將需要操作的程序輸入到電腦設備，利用電腦設備驅動機器人完成相應的任務。工業機器人驅動系統包括傳動機構與動力裝置，能夠完成電腦以及操作機下達的相應任務。工業機器人主體包括手部、腕部、臂部，當然有些工廠所用機器人還具備行走能力，裝配了行走機構。絕大多數的工業機器人都有3～6個運動自由度。工業機器人是一種可以在三維空間執行各種作業、可重復編程、能自動操作、防人操作的自動生產裝置，因此得到了很多生產高品質產品工廠的青睞，可以按時完成生產任務。

（1）傳感裝置。力傳感器、視覺傳感器、激光傳感器是機器人系統中最常用的傳感裝置。這些裝置能夠實現自動化生產、自動跟蹤、自動定位、自動裝配，是這些工作實現的重要前提，保證了機器人的環境適應性與作業性能。

（2）控制器。全數字與軟件操控滿足了機器人全自動化操作的要求。在現代科技的作用下，控制器性能在不斷的發展與提高，控制器可以完成機器人精準控制，進而達成機器人操作的要求與目的。

（3）操作機。有限元分析、仿真設計、模態分析等技術讓機器人具備了優化設計。

（4）網絡通信。通過連接網絡賦予了機器人更自由、更網絡化的能力。該過程也讓機器人的標準化系統變得越來越完善。

（5）并聯機構。該技術是數控技術的體現與拓展，屬于機器人技術的外延技術。該技術應用并聯機構與機器人技術可以完成高精度加工與高精度測量工作。該技術的出現為數控技術、機器人技術的一體化提供了技術層面的支持。

4 工業機器人控制設計

在現代工廠中，工業機器人早已不再是新鮮的事物，工業機器人取代了原有工廠流水線的人力工人。工業機器人工位任務固定，操作與控制需要結合其工位要求設計。比如某汽車車架生產就需要結合其生產流程、生產組織設計。首先需要研究車架焊接要求與工藝，隨后根據工藝要求總結焊縫數量與焊接點數量，以此確定機器人的工作范圍與工作特點，歸類車架焊縫與焊點，掌握車架焊接所需機器人數量與需要工位數量。其次在得知了焊接要求、焊接工藝的基礎上，使用工業機器人編程語言編程。一般來說編程方法通常只有2種。第一種使用示教器編程，第二種為軟件離線編程。前者根據機器人運動軌跡、動作路徑確定編程語言，能夠用手動方式記錄機器人運動點，通過一步一步的記錄，掌握編程流程、編程程序。軟件編程是以計算機為載體的編程過程，該方法需要先行建模，隨后確定工件、機器人位移情況、工作路徑。機器人所有的運動流程全部由軟件生成。最后在結束程序編輯、程序設計以后，由專人調試或是直接實驗，以此檢測機器人程序是否能夠滿足生產、使用需求。

5 自動化生產線組建研究技術

所謂的機器人自動化生產實際上就是將自動化生產設備、技術運用于機械裝置，從而打造以機器人為主體，結合了網絡技術、信息技術與其他各種生產裝置的自動化生產裝置、生產線。可以說工業機器人標志著制造業的進步，是數字技術、信息技術、自動生產技術的結合體。該技術以智能化為代表作，技術表現可以從下述幾方面得知與確定。

（1）機器人技術應用了遠程控制方式。這是現代技術、網絡技術的代表，能夠遠距離操作與控制工業機器人，實現生產線的全方位監控與檢測，保障了工業生產線產品生產質量與效率。該技術使得工業生產效率、質量得到了確定性保障，能夠幫助工業生產實現自我調整與自我控制。

（2）資源管理系統。該系統能夠連接企業與制造工藝資源，進而全面提高與更新工業技術，實現生產技術實時監測，保障了生產制造的自動化、信息化。此外是定位系統，定位系統能夠快速整定生產線，打造完整制造信息技術。提升了生產線的安裝精度、安裝質量，打造了透明化生產流程。該技術解決了智能管理要求，能夠單獨處理與指導不同環節需要，有效處理了各類臨時性問題。

（3）自動柔性管理技術。因企業的生產控制、管理流程非常復雜，所以需要柔性自動化技術與控制一體化技術的支持。自動柔性管理技術正是這么一種能夠建立系統功能、系統結構模型的技術，實現了系統開放性控制，同時也保障了信息管理的無縫銜接。絕大多數工業機器人都會配備信息輸入與信息輸出模塊，以此保障工作人員能夠可靠、輕松的操作機器人。比如ABB工業機器人一般會單獨裝配輸入模塊DSQC651，該模塊共有8路輸出與輸入與2路模擬量輸出端口。每一個端口都能夠滿足使用要求，完成與系統的可靠連接。國內近些年的自動化生產技術獲得了快速發展，機器人技術帶給了用戶良好。當前國內已經建立了完整的焊裝、噴涂、裝備機器人、弧焊機器人為一體的生產線。在國內工業自動化水平得到進一步發展的今天，工業機器人自動化水平也得到了更好的發展，漸漸成為了自動生產未來趨勢。不過不容忽視的是國內機器人自動生產線市場正處于發展早期，也就是設備、理念、生產轉型時期，這為自動化機器人生產線研究以及開發提供了良好的發展機遇與發展商機。

6 工業機器人技術理論

在使用工業機器人的過程中，世界出現了這樣的聲音，那就是失業隱患與安全隱患。很多人認為工業機器人繼續發展下去必然會讓大量的人類失去工作，且智能化發展的過程中，難免會出現對人類社會有威脅的機器人。不難看出機器人技術本身也是一把雙刃劍，雖然工業機器人能夠減少勞動者工作壓力，創造更大的社會財富。可與之對應的卻是，工業機器人在滿足了上層建筑要求的基礎上，破壞了下層基礎建設，有違部分人的社會權益，有可能會傷及無辜，帶給社會負面影響。工業機器人設計并非僅僅存在于工業產業，機器人實際上能夠運用社會各界。我們在研發與生產工業機器人的過程中，有必要了解其利弊，深入了解機器人的內在價值、倫理地位，確保機器人與人類能夠和平共處，進而發揮機器人的最大價值，使其能夠真正地服務于人類生活、生產。

7 結語

自動化技術、信息技術、機器人技術已經成為現代社會的標志性產物。工業機器人在這樣的背景下產生，改變了人們的生活習作方式。可以說工業機器人帶給社會生產顛覆性的改變，對工業生產而言有著革命性意義。當然在人們生活水平越發提高的未來，人們對工業機器人的要求也會進一步提高。工業機器人的數量會進一步增加，傳統機器人很有可能會漸漸遭到淘汰，這體現的便是對自動化技術的要求。