淺談工業機器人在現代生產中的應用

王銳斌

摘 要：本文分析了工業機器人的結構，并對其在現代生產中的典型應用進行了探討。當前，機器人的設計和制造日趨智能化和人性化，類型亦更加多樣化。在現代生產中應用機器人，能夠降低企業的人力成本開支，提升工作效率，改善工作場所安全，并促進產品質量的提升。

關鍵詞：工業機器人 現代生產 應用

中圖分類號：TP24文獻標識碼：A文章編號：1003-9082（2019）09-0-01

一、引言

機器人產生于上個世紀六十年代，工業已經過了半個多世紀的技術發展。由于技術不斷進步，被大量應用在工業生產、航空航天等諸多行業中。特別是對于危險程度較高、環境污染嚴重、強體力勞動、精細程度較高的領域而言，應用機器人能夠降低人力成本，改善企業的生產效率，創造安全的工作場所環境，并改進產品質量。目前，按照機器人的應用特征，我們可以將之分為工業機器人與服務機器人兩種類型。前者更為多樣化，包括搬運、焊接、噴涂等不同類型。本文分析了工業機器人的結構，并對其在現代生產中的典型應用進行了探討。

二、工業機器人的結構

一般情形下，工業機器人的機構由傳感部分、機械部分和控制部分所構成，具體分為六個子系統。

1.機械結構系統

就機械結構而言，我們可以將工業機器人劃分為并聯式和串聯式。前者的一個軸在運行過程中，其它軸的坐標原點并不會產生變化;而后者的軸和軸相互間則會產生影響[1]。過去大部分工業機器人在設計時使用的是串聯方式，但隨著技術的發展，愈來愈多的設計改用了并聯方式，以避免串聯式的不足。采用這一方式進行設計，機器人剛度較強，而且結構更為穩定可靠，在運行中可以承受更大的負荷，其微動精度也更高。

2.感知系統

工業機器人的感知實現主要依靠視覺伺服系統。借助該系統的反饋，能夠為機器人位置狀態的調整提供前提條件。而且，這一系統還可以運用在工件識別、產品質量檢測、食品包裝等領域。該系統主要由兩方面構成，即外部傳感器模塊以及內部傳感器模塊。借助這兩個模塊，我們可以提高機器人的智能化程度以及行動能力，并獲取人類難以感受的一些信息。

3.機器人-環境交互系統

這一系統所承擔的任務是實現外部設備和機器人之間的聯系，通過該系統的應用，我們可以將機器人和外部設備組成實現特定功能的單元[2]。在機器人使用中，若干外部設備和機器人組成一個功能單元，以完成裝配、焊接等專門任務，或多臺機器人組成具有特定功能的復雜單元，來進行特定的工作。

4.驅動系統

該系統的功能是為機器人的機械機構提供動力。由于不同類型機器人的動力來源存在差異，因而對應的驅動傳動方式亦各不相同。目前，實踐中所使用的驅動系統包括以下幾類：機械式、電氣式、氣壓式和液壓式。

5.控制系統

這一系統是機器人架構的重要構成之一，可以按照具體的工作指示以及傳感器所傳輸的信號，使機器人實現預定的功能或活動。我們通常將這一系統分為三類：人工智能控制系統、適應性控制系統和程序性控制系統。若我們根據控制運動形式來區分，還可以分為連續軌跡控制以及點位控制等類型。

6.人機交互系統

電腦的終端、顯示器等設備都屬于人機交換系統的組成部分，是人類對機器人進行有效操控以及實現人機之間互動的主要手段。

三、工業機器人在現代生產中的典型應用

當前，工業機器人被廣泛應用在我國制造業中，特別是在電子、汽車等領域。按照現有的統計，電子行業使用機器人的比例占到百分之二十，而汽車制造業的比例則達到百分之四十[3]。另外，在冶金、航空制造以及橡膠塑料等行業也在一定程度上使用機器人。在工業生產中，目前使用的機器人主要有搬運機器人、焊接機器人以及裝配機器人等類型。

1.搬運機器人的應用

該類型的機器人是由計算機進行控制，具備行動、多傳感器控制以及自動導航的功能。由于技術的進步，這一類機器人在速度、可靠性、精度等方面都有了顯著提高。因而，此類機器人被大量使用在電子、食品、醫藥等企業的柔性搬運、輸送等工作中。而且，隨著我國快遞業的不斷發展，此類機器人在物品分揀中往往也被作為運輸工具使用。

2.噴涂機器人的應用

此類機器人一般在家具制造、汽車制造等行業應用。由于噴涂技術對人類身體會造成不良影響，而且這些行業的勞動強度較大，使用人力的成本較高。而此類機器人的勞動效率較高，而且不受噴涂危害的影響。目前，關節型噴涂機器人在制造時運用的是密封設計，因而運行較以往更為靈活，非常適合于需要復雜運行的操作。

3.焊接機器人的應用

這類機器人的功能主要是代替焊接工人完成焊接工作。此類機器人在運行時十分平穩，其工作完成質量甚至高于熟練工人。通常情況下，對此類機器人的最低功能要求是在0.3秒內應當完成點焊工作，因而適合在汽車制造、機械制造等領域應用，可以大幅提高工作效率。目前，不少汽車制造企業的整車焊接均由此類機器人進行，已經取代了傳統的人工方式。將來，在我國制造行業的發展過程中，隨著人工智能的應用，焊接的柔性化、智能化將成為重要趨勢。

4.Robot Studio 軟件應用

該軟件是實踐中常用的機器人仿真軟件，能夠在電腦上實現虛擬機器人的制作，為使用者在離線編程工作中提供依據，以提升機器人的制造效率。借助這一軟件，我們還可以編制出更為先進的機器人程序，當前其在機器人制造中運用較多。使用這一軟件設計機器人系統時一般采用下列方式：第一，使用離線方式，借助系統生成器建立機器人系統。第二，使用工作站建立機器人系統。用戶先要創建新的工作站，并在ABB模型庫中加入自己所要應用的相應型號的機器人，然后再按照相關布局建立機器人系統。

四、結語

當前，工業機器人的技術不斷發展，被廣泛應用在諸多工業領域，機器人的設計和制造日趨智能化和人性化。在現代生產中應用機器人，能夠降低企業的人力成本開支，提升工作效率，改善工作場所安全，并促進產品質量的提升。

參考文獻

[1]楊代明.探討工業機器人在現代生產中的應用[J].科技展望. 2017（6）：87-88.

[2]汪永超，唐浩.工業機器人在制造業中的應用[J].科技風. 2016（7）：69-70.

[3]范楊.工業機器人的技術發展及其應用[J].現代制造技術與設備. 2017（3）：42-43.