機器人在汽車智能制造中的應用探討

王亞鋒

【摘 要】隨著社會經濟的持續發展，我國的汽車行業也迎來了較好發展，特別是機器人在汽車領域被大量應用，促使汽車制造從以往的人工變為了智能制造。就機器人來講，其主要由主體、驅動與控制系統三部分構成，不僅可以避免被空間不足、環境惡劣等情況影響，也可大幅改善產品質量與生產效率。因此，本文針對汽車智能制造中機器人的應用做出了進一步探究，對工業機器人在汽車智能制造中的應用以及未來的發展趨勢給出了詳細的分析。

【關鍵詞】機器人；汽車智能制造；應用

引言

汽車行業不僅是一種具有技術密集型特征的行業，也是一種典型的勞動密集型行業，在制造、生產方面提出的精度與質量要求相對較高，再加上人們生活水平不斷提升，汽車需求量也隨之不斷增加，消費市場日益成熟，面對較快的更新換代速度，為了充分滿足批量大、品種多，且品質高等一系列制造要求，各汽車生產企業也開始逐漸重視起了機器人在汽車智能制造中的應用研究，也希望能夠以此來推動汽車智能制造業的創新發展。

1、工業機器人的概況

當下，具有可控制性、自動性、以及可編程性等作用的機器人應用較為廣泛，其是一種具有多種功能的、便于操作的機器，廣泛應用于各種材料、工具以及零配件的裝置和移動中。工業機器人（IR）主要應用于工業行業中，具有良好的自由性、自主性、多軸聯動性以及多個關節操作機械手的一種現代化的制造業自動化裝置。

從技術層面來講，包含的技術層面有：①編程技術。在更換工作環境時，機器人可隨著變化快速投入到相應的編程工作中，可在產品的特征基礎之上，對編程進行合理的調整，特別是在面對較多品種的時候，在批量比較小的柔性制造中，進行使用具備的優勢可能性比較大；②擬人化。機器人當中的機械結構存在很多的特征，與人類有著很大的相似度。例如：機器人可以像人類一樣行走，用手抓每個部分等。通過各項特殊終端驅動之間的密切配備，完成編程的相關工作之后，便可進行各項操作和制造工作；③通用。在不同的環境當中，機器人可以將不同的任務完成，以此體現出良好的溝通性；④臨床應用。如果存在比較復雜和連貫的動作，利用機器人可在有效的時間和空間中快速完成。

2、機器人在汽車智能制造中的應用探究

2.1、點焊

針對現階段來講，點焊作業是機器人在騎車制造業應用的最大領域，結合相關統計數據分析可知，每輛汽車車身上大約有4000個焊點，這也充分體現出了機器人應用于該領域的重要性。且隨著汽車也對焊接速度、精度提出的要求越來越高，電焊機器人在該領域也得到了更廣泛的應用。其在該領域的應用優勢在于，對于安裝面積小、作業環境寬闊，以及焊接火花高溫等一些由人力很難處理好的工作中，機器人不僅可以做出良好處理，也能夠促進焊接速度、質量的不斷提升。

2.2、裝配作業

適用于裝配作業的機器人多被叫作裝配機器人，多被投入到零件生產、部件裝配工作當中。為對汽車零配件精度、裝配效率等有效改善，將工人從以往繁重的工作中解脫出來，使該機器人被廣泛應用，并朝著國內外各知名汽車企業的裝配生產線發展。整車裝配時，大件發動機、小件儀表盤的裝配均需要裝配機器人從旁協助，方可更好地開展工作。

2.3、噴涂工作

噴涂機器人能夠進行自動噴漆亦或對其他噴涂材料均可進行。目前，市場中的噴涂機器人主要分為：按照是否沿車身輸送鏈的運行方向進行水平移動的機器人有帶軌道式與固定安裝式兩種；根據安裝位置的不同有懸臂式與落地式老年觀眾機器人。選取合適的機器人進行噴涂工作，其便于在大空間中開展較為復雜的工作軌跡，此外對小孔也能進行靈活的插入內部工作，對車體表面的噴漆工作完成以后，機器人可以有效提高噴涂的質量，提高噴涂材料的利用率，且益于維護、操作。

2.4、搬運和弧焊

在搬運的過程中，機器人可實施車身焊裝線、搬運物料以及碼垛等搬運等工作，在具體的工作中，利用機器人可十分穩定的將任務完成，并且靈活可靠。機器人的使用，幫助工作人員減少了工作量，使生產的效率得到了翻倍提升，為相關的搬運工作提供了安全保障，也提升了員工工作的安全性。針對弧焊當中的各項工作，機器人類型有：熔化極焊接作業以及非熔化極焊接作業。在不同的環境和條件下，都可完成焊接工作，如在自動送絲或熔化電極等條件下體現出來的優勢特征非常明顯，如高質量和高生產率等。在弧焊相關工作中，對于機器人的使用，得到了很多企業的青睞。

2.5、技術方面

在高性能的計算機、網絡支持下，數字化車間通過計算機和虛擬現實的技術，提高工藝品的質量，據統計，將數字化車間技術應用于實際中取得了顯著效益：（1）汽車產品上市時間明顯縮短了30%；（2）汽車整體的設計、修改等耗時降低65%；（3）在車間工藝規劃時間上縮短了40%；（4）車間生產產能提升了15%；

3、機器人的應用發展趨勢

在社會經濟快速發展，以及汽車行業不斷創新背景下，機器人的應用范圍、地位也會隨之得到進一步拓展與提升。針對現階段來講，應注重各種新型結構的研發，從而全面是英語不同場合的應用需求，特別是多自由度、多關節機器人的開發，應給予足夠重視。同時，運動速度、精度也要給予進一步提升，適當機器人重量、占有空間，機器人功能部件也要嘗試實現標準化、模塊化。此外，針對具有視覺、測距，以及觸覺等傳感器、檢測器件的研制上，應適當加大投入力度，這樣在實際作業中，機器人就可以通過相關傳感器特點來更便捷的進行狀態檢測、模式識別等操作，進一步提升作業效率。

4、具體應用案例

當前為工業4.0的時代，其中的主題便是工廠+智能生產。在全新的工業背景下，汽車企業要進一步完善網絡化、分布式的生產設施，在對生產進行控制的過程中，針對產生的一系列復雜問題，要提升人、機器與資源之間的溝通和交流。此外，設備的高度標準化以及模塊化系統，會將制造汽車的成本進行大幅度縮減，并保持持續性的高強度工作，借助傳感設備和3D打印設備等，對零部件的生產和加工精密度進行提高，有效減少了失誤率和風險。例如：寶沃的中德智造示范工廠。該工廠為德國制造的代表性企業，對于智能工廠的建設，滿足了4.0現代化工廠的要求，其中的智能制造體系非常先進，因此，在“2017年中德智能制造合作試點示范項目”中成功入選。在工廠中，對于生產線的使用，為非常先進的生產線：八車型柔性生產線。這種生產線的使用十分靈活，不死板，可對各種車型同時生產，之后還可實施定制化的生產以及車輛開發，集中了沖壓、焊裝、檢測和物流等。這一柔性化生產線的建立，實現了17種顏色系統，可進行汽油以及混合動力等生產。此外，在柔性制造當中，機器人可自己對網絡進行優化，并結合環境的變化進行變化，滿足不同客戶的個性化需求。在車間當中，使用的每一項自動化技術都非常先進，有550臺機器在同時工作，可完成整個制造汽車的流程。利用智能化生產體系的構建并通過物聯網化設施生產，真正實現了滿足了供應鏈、制造等一系列環節的數據化和智慧化需求。

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（作者單位：精誠工科汽車系統有限公司底盤研究院）