工業機器人的技術應用趨勢及維護

李鐵鑫

（內蒙古君正能源化工集團股份有限公司，內蒙古烏海 016000）

0 引言

與發達國家相比，我國的機器人技術起步較晚，但近年來在自動化、智能化技術日漸進步的背景下，我國的機器人技術取得了卓越發展成就，并在很多生產領域應用效果非常突出。現階段，隨著工業生產規模的擴大，工業機器人已然成為了一些大型工業企業的重要生產要素，承擔了部分人工作業，減少了人工投入，轉變了生產方式，推進了工業現代化。但是在使用工業機器人時，必須要做好相應的維護工作，使之保持最佳的運行狀態。

1 工業機器人的概念及特點

工業機器人中集成了多種現代技術，具有學科綜合性和交叉性，包含機械、電子、控制和通信技術以及人工智能、傳感器等技術，是現代化發展的產物。隨著技術的日漸進步，現在有很多種的工業機器人已經具備了行走能力，這是當前及未來發展的一大方向，已經有很多的工業機器人具備了行走、感知和環境適應能力。在實際應用中，工業機器人主要有以下3 個特征。

（1）可編程。工業生產中，生產自動化更高層次的發展趨勢就是柔性啟動化，在智能化技術快速發展的過程中，工業機器人的環境適應能力越來越強，系統內的相關模塊可以根據運行的實際需求來進行編程，這一特點使得工業機器人在小批量、多品種的柔性制造過程中的作用凸顯[1]。

（2）擬人化。在設計理念上，工業機器人正是根據人的思維來進行的，這樣工業機器人的結構功能和性能非常突出，可以模擬人的很多行為和動作。例如，大臂、小臂和手腕等使工業機器人的動作更為靈活，且在其中還包含了多種傳感器，通過這些傳感器來完成對信息的采集、分析工作，可以更為有效地控制工業機器人的行動。

（3）通用性。工業機器人的功能非常多樣化，這使其在工業生產的不同作業環節都具有良好的適用性。

2 工業機器人在生產領域的應用

2.1 焊接機器人

工業生產中有非常多的焊接作業，焊接工藝的類型繁多，再加上焊接要求有所不同，使得焊接作業難度非常大，而焊接機器人多用于焊接作業環節，能夠保障焊接的質量。根據焊接工藝的不同，焊接機器人可以分為不同的種類，比較典型的有弧焊機器人、激光焊接機器人和點焊機器人，總體上點焊和弧焊機器人的應用范圍更廣。在汽車生產和制造領域，焊接機器人的應用最多，保障了汽車生產、制造的效率和質量[2]。有關數據顯示，一輛整車中有約4000 個焊接點，每個焊接點都有著不同的工藝要求，使用焊接機器人可以在一定程度上避免傳統手工焊接造成的焊接質量問題，最大限度地保障焊接效果。焊接機器人在改變傳統手工焊接的基礎上，還減小了焊接工藝對周邊環境造成的不利影響。

2.2 裝配機器人

在工業生產領域，裝配機器人主要負責各種裝配作業，能夠大大減少在裝配方面的人力資源投入。從技術角度來看，裝配機器人具有機電一體化的特征，集成了光學、機械、微電子、自動控制等多種高新技術，正是由于這些技術的支持，使得裝配機器人的功能和附加值都非常高。在裝配領域，裝配機器人發揮了其高精度和柔性化的優勢，可以與其他的生產系統和模塊有效配合，在電器制造領域的技術優勢非常明顯[3]。汽車的安裝過程中也用到很多裝配機器人，它們有著嚴格的精度和速度標準，以充分滿足小配件裝配的實際需求，克服傳統人工裝配的弊端和局限性。車門、儀表盤和車燈、電池等的安裝工作，也可以利用裝配機器人來實現。

2.3 搬運機器人

搬運機器人的基本功能就是搬運，它們在生產領域的應用使得搬運工作實現了自動化操作，提升了搬運的效率。在搬運機器人上安裝有不同類型的末端執行器，就可以使搬運呈現出多樣化的狀態。隨著搬運機器人功能的日趨完善，其在很多的領域的應用效果都十分突出，具有良好的環境適應性和通用性，可以完全取代傳統的人工搬運作業。

2.4 檢測機器人

在生產領域，工業產品都需要經過嚴格的檢驗后才能投入市場交易，產品檢測的難度非常大。而檢測機器人可以取代人工檢測來進行各種產品的質量、性能檢測。例如，在很多工業流水線中，檢測機器人可以利用視覺、光感和觸感等多種類型的傳感器來完成產品的檢測任務。

3 工業機器人的技術發展趨勢

3.1 機器人的操作機構

智能化技術的進步使得工業機器人具有了更為突出的操作功能和性能，經由相應的技術操作，完全可以實現生產領域的技術優化和創新。操作機構是當前及未來技術創新的一個重要方向，在不斷進步中，工業機器人的操作機構已經發生了明顯轉變，傳統的操作機構主要為平行四邊形，而當前以開鏈式為主，在這種類型的操作機構下，工業機器人能更加符合各種條件下的操作需求，也就擴展了其應用范圍和空間。現階段的工業機器人設計，更傾向于采用軸關節一體化設計。

3.2 機械設備的控制系統

控制系統開放化、網絡化和標準化的發展方向越來越突出，這一發展方向主要是為了迎合當前在生產領域對工業機器人人性化設計的要求，只有保障了控制系統的開放性、標準化，才可以使得工業機器人具有更為突出的功能和性能，能夠滿足人機界面交互性的要求。現代化的控制系統設計理念下，要求相關設計人員要以語言、圖形變界面的操作方式，使整體的操作更為便捷與高效。

3.3 工業機器人的傳感系統

在工業生產和加工領域，工業機器人的應用可以解決一些復雜、高精度產品加工和制造方面的問題，由于工業機器人并不具有人腦的自行分辨能力，就需要利用傳感系統的設計來進行產品的分析與定位，以保障操作的正確性。一些工業機器人中所使用的傳感系統是以顏色來辨別位置的，當然，也包含了一些激光感應裝置和電子感應裝置，通過這些裝置中的感應模塊，操作系統就可以自動進行編程與操作控制，傳感系統的優化使得工業機器人具備了更高的自我辨識能力，也就可以應對各種復雜的加工程序。

4 工業機器人的維護措施

4.1 常見的維護和保養措施

4.1.1 運行前的維護

工業機器人在高強度的使用過程中也可能會面臨失效、操作錯誤等問題，針對這些情況，在使用之前需開展相應的維護，有關部門需在正常的使用之前，對工業機器人的每一個設備部件，尤其是軸電機剎車加以檢查，檢查在電機關閉的狀態下，電機軸是否還在其原本位置上。通常情況下，剎車性能比較好的工業機器人在使用過程中，即使處于電機關閉的狀態下，電機軸也依舊可以保持在原有的位置上，如果存在位置的偏移，就需要進行剎車的維修。在工業機器人點檢的過程中，嚴禁對控制系統中的相關運動參數加以調整。

4.1.2 工作中的維護

工業機器人在使用過程中的維護要結合機器人使用的具體情況來進行，專業的維護人員要密切關注工業機器人監控信號、氣動、液壓、保險裝置、儀表指示等情況，只有密切關注這些情況，所制定的維護手段才是最為有效的。在工業機器人處于工作狀態下的維護工作中，企業必須要安排專人來負責，對系統中所采集到的各種運行數據加以分析，當發現異常數據時，要及時進行相應的分析，從中獲得故障類型、部位和原因等，盡快恢復工業機器人的最佳運行狀態。

4.2 一般維護與保養時間

工業機器人的一般維護屬于常規性的維護手段，要求有關的維護與管理人員需在此過程中定期對機器人設備進行保養，根據工業機器人的運行條件要求，適當對環境、溫度和強度等加以優化，基本上在每天的工業機器人運行結束以后，就需要開展一次的維護工作，做好清潔處理，及時更換濾布和電池，對伺服驅動系統和控制器風扇加以清理。

4.3 本體維護與保養

工業機器人的本體維護與保養工作中，重點要對相關的零部件加以檢查與維護，而從事這一維護與保養工作的人員，必須要具備足夠的維護經驗和技術，能夠通過看、聞、聽、檢測等多種手段，進行全面的維護與保養。

5 結語

目前，工業機器人在很多的生產、制造和加工領域有著廣泛的應用，由于具有自動化和智能化的特征，其在實際生產過程中取代了部分的人工作業。在技術不斷發展的今天，工業機器人的功能逐步提升，未來將有巨大的發展潛力。