工業機器人在智能制造中的應用淺析

高昕葳

摘要： 伴隨著我國社會經濟的不斷進步，傳統制造技術已經跟不上時代發展的步伐，尤其是工業制造產業在當前階段面臨著巨大的挑戰，而人工智能技術的發展和創新，則給傳統制造行業帶來了新的發展機遇。工業機器人作為智能制造技術的代表，其有著占地面積小、利用效率高的優勢，受到了人們的青睞，也越來越多的被應用到各行各業之中。本文研究和探討了工業機器人在智能制造中的實際應用，并對未來工業機器人的發展趨勢做了一些展望。

Abstract： With the continuous progress of China's social economy， the traditional manufacturing technology has been unable to keep up with the pace of the development of the times， especially the industrial manufacturing industry is facing a huge challenge in the current stage， and the development and innovation of artificial intelligence technology， to the traditional manufacturing industry has brought new opportunities for development. As a representative of intelligent manufacturing technology， industrial robot has the advantages of small footprint and high utilization efficiency， which has been favored by people and more and more applied to all walks of life. In this paper， the practical application of industrial robots in intelligent manufacturing is studied and discussed， and the development trend of industrial robots in the future is forecasted.

關鍵詞： 工業機器人;智能制造;工業制造

Key words： industrial robot;intelligent manufacturing;industrial manufacturing

中圖分類號：TP242.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）20-0199-02

0? 引言

工業機器人具有安全高效、自動化程度高等諸多優點，其出現徹底突破了我國傳統工業制造行業的局限性，為智能制造在制造業當中的應用開辟了一條新的路徑。由于我國對工業機器人的研究起步較晚，相比于西方發達國家還有著不小的差距，但對于我國工業機器人技術的不斷完善和創新將會為傳統制造業帶來顛覆性的變化，使得“中國制造”向著“中國智造”的方向轉變。因此只有不斷加強對人才的培養和技術的研發，才能夠為智能制造的快速發展打下良好的基礎。

1? 工業機器人相關概念

機器人是工業智能化發展的產物，它能夠模仿人類的動作和思維模式，并通過接收到人類設定的相關指令來完成各種高難度、高風險、高精度的操作任務，從而提高了人們工作的效率和安全性[1]。隨著我國經濟的不斷發展，機器人應用的范圍和領域也在不斷的擴大，從最開始的工業生產發展到現在已經涉及到家居智能、物流倉儲以及交通運輸等各個行業。以工業生產為例，工業機器人相比于人類具有以下幾個特點：首先是大腦，它是人類的神經中樞和司令部，發揮著調節和支配身體各項技能的重要作用，對于機器人來講，它的大腦指的是自動控制程序，并通過設定相關參數和發送具體指令來指示機器人完成任務。其次是身體，機器人的身體指的是其所具有的結構形態，根據行業不同和功能的不同，機器人所具有的形態結構也會存在著很大的差異。最后是機器人的動作效率，這也是工業機器人能夠進行工作的關鍵，在現階段工業領域中，對于機器人應用最多的是機械手臂和機械裝置，例如：運輸機器人、焊接機器人等。焊接機器人主要應用在汽車制造行業中，其能夠高標準的完成人工操作的電弧焊和氬弧焊等，且具有工作效率高和焊接質量好等優點;而運輸機器人則主要應用于倉儲物流領域，在貨物搬運以及分揀等方面有著廣泛的應用，也可以被應用到一些偏遠以及人工操作困難的工作當中，以代替人類的工作。

2? 工業機器人的優勢

隨著對工業機器人技術的不斷創新和研究，再加上對控制系統和感知系統的完善和優化，使得以機器人和智能制造系統為主的無人操作過程有了實現的可能，通過工業機器人代替一線工人，可以在很大程度上提升我國制造業的自動化和智能化生產水平。

2.1 降低生產成本

在當今社會，企業用工成本呈現出連年上漲的趨勢，這為企業的經濟效益帶來了很重的負擔，在科學技術不斷發展的背景下，由機器人代替一線工人已是未來發展的必然趨勢。傳統的人力用工往往存在著很多的問題，企業不僅要為他們支付較高的薪資報酬，而且還要在安全、環境等方面提供有力的保證，且工人還具有流動性高的特點，一旦出現用工荒，將會給企業的正常運營帶來很大影響。而相對來說，機器人則不存在以上缺點，機器人的使用成本也只包括制造成本和維修成本，相比于人工成本則少了很多。另外機器人還具有工作效率高、工作時間長等優點，只要日常維護保養得當，機器人可以保持長時間的高效工作。例如：在汽車制造行業，大力推廣使用工業機器人可以降低人工成本的支出，還可以提高工作的精度和質量，大幅度增加企業的經濟效益。

2.2 提高工作效率及對環境適應能力

在工業生產中，可以利用機器人來代替人工完成難度較高的工作。比如工人在工作期間容易出現心理煩躁、走神等現象，從而影響到了操作的精度，而工業機器人則可以保證持續性的工作，不僅比人工工作效率高，而且還能夠保證工作的質量。此外，工業機器人還具有更為廣泛的工作范圍，比如一些具有一定風險的工作，利用機器人來代替工人就可以實現降低工作風險的目的;還有部分工作由于環境較為惡劣，工人長期在這種環境中工作有可能會引發健康問題，這時利用機器人來代替工人，只需為機器人編制一套程序就可以解決環境惡劣的問題[2]。

3? 工業機器人在智能制造中的應用

工業機器人在我國企業中的應用主要體現在以下兩個大的方面。一方面是機器人能夠在惡劣環境中正常工作，比如：真空焊接、高溫熱處理、鍛造沖壓等。機器人能夠勝任一些精密度要求比較高的工作，比如：微米級或者原子級的加工工藝。另一方面隨著企業數量不斷的增加，對于工人的需求量也在不斷增加，而相對的人力勞動力是有限的，因此很多生產線上的工作就可以使用機器人來代替，從而大大減少了人力、物力方面的成本。根據相關調查顯示，在我國目前智能制造中對于工業機器人的應用依據功能不同可以劃分為自動拆捆、自動貼簽、自動取樣以及無人行車等四個角度，并且還在不斷的擴大，已覆蓋了智能制造的大部分領域。

3.1 工業機器人在數控機床中的應用

在現代工業生產中，機器人可以應用在各種生產活動中，既可以是不相同的單品生產線，也可以是不同生產規模的柔性生產線。在這些生產線上廣泛應用工業機器人可以提升工作效率、改善工作環境，減少對原材料的浪費，降低工業生產的成本。例如：機器人可以實現和不同類型數控機床的連接，從而可以按照不同要求來進行生產，為打造柔性生產線打下良好的基礎。在一些制造企業中，加工工件的生產線主要包括臥式加工中心和機器人兩大部分，而工業機器人則主要負責工件的搬運任務，通過掃描系統，控制器可以根據機器人的掃描結果來判斷何時運輸工件[3]。工業機器人還可以使用視覺傳感器來進行精確定件，實現工件的運輸任務。在整個過程當中，不需要人員的參與，實現了完全的智能化制造，體現出了工業機器人工作高效率、高精度以及高度一致性的優點。

3.2 工業機器人在汽車制造中的應用

工業機器人在汽車制造業中的應用十分廣泛，主要應用于搬運、焊接、噴涂以及整車裝配等方面。首先是搬運，在自動化機床進行工件裝卸過程中，機器人可以做到準確、快速的抓取到所需零部件，并在不損壞零部件的情況下進行精準的移動。在汽車生產過程中可以根據工件形態和重量的不同來對機器人輸入不同的搬運指令，從而可以保證搬運工作的質量和效率。其次是機器人焊接，在現代汽車制造中應用機器人最多的就是弧焊和點焊，在每臺汽車的制造過程中大約有4000個焊點，而這些焊點中的大部分都是由機器人完成的，點焊機器人在控制精度和作業質量以及效率方面有著巨大的優勢。而弧焊機器人主要是由液壓驅動的，可以通過工作路徑以及速度的設定來輔助機器人完成工作。此外還有機器人噴涂，在汽車制造領域噴涂工作一般分為涂膠和噴漆兩種。機器人涂膠指的是在車身材料物理和化學特性基礎上對所需噴涂部位根據工藝要求進行快速噴涂的工作;而機器人噴漆指的是根據噴漆指令對車身表面進行快速、勻稱的噴涂工作。最后是機器人檢測，汽車在被生產出來之后要經過各種嚴格的檢測才能夠下線進行銷售[4]。機器人檢測系統包括視覺傳感器和測量控制模板兩個部分，其工作原理為，通過視覺傳感器獲取所需的圖像信息，然后在利用計算機將實際尺寸和標準進行對比，以確定是否存在誤差。機器人檢測不僅能夠準確、快捷的計算出實際誤差，還可以為改進成產工藝提供一些思路和方法。

4? 工業機器人在智能制造中應用策略

4.1 加強科技創新、提升技術水平

由于我國工業機器人的研發和應用起步相對較晚，和西方發達國家相比還存在著不小的差距，生產機器人所用的一些關鍵零部件還需要從國外進口。針對這些問題，相關部門還應加強對工業機器人研發的技術投入以及資金投入，以提高國產機器人的整體集成化水平，滿足企業智能制造的需求，不斷縮短和世界先進水平的差距。例如：智能制造企業可以自主研發關于機器人服務平臺和工業云平臺，組建起專業的工業機器人技術研發和維護保養團隊，并結合企業自身智能制造的需求來進行機器人的研發，從而完成企業柔性智能裝配系統以及自動化生產系統。

4.2 注重專業人才培養

工業機器人屬于高新技術產業，專業門檻相對較高，專業人才相對較少，因而要想加強對于工業機器人的研發，就需要不斷的培養出具有高素質的專業人才。首先來講，相關部門應完善對于自動化、機器人等相關專業人才的培養機制，并增加相關領域科研經費的投入，從而為高校以及專業機構進行工業機器人研發設計提供有力保證[5]。與此同時，對于智能制造的企業來講，也應加強對于專業人才的培養，可以定期組織企業內技術人員到先進企業或者科研機構進行參觀學習，增加對于工業機器人應用技術的了解，從而提高工業機器人的工作效率和質量。此外，技術人員還應了解工業機器人研發的先進理念和思想，并掌握工業機器人和自動化生產線進行協調配合的關鍵點，從而為國產工業機器人的研發和使用打下良好的基礎。

5? 結語

綜上所述，對于工業機器人技術的研發和應用已成為全世界自動化技術發展的大趨勢，隨著越來越多的企業把工業機器人技術引入到生產線，以工業機器人未來為代表的智能制造技術在未來將會應用到人們工作和生活的各個領域之中。加強對于工業機器人的應用不僅可以提高生產的效率和質量，打造出柔性生產線，還能夠實現企業制造的智能化發展，因此只有加強工業機器人在智能制造中的探索和創新才能夠充分發揮出工業機器人的優勢，不斷推動智能制造向前發展。

參考文獻：

[1]孫紅英.工業機器人在智能制造中的應用研究[J].電子測試，2020（12）：129-130.

[2]王德蘭.工業機器人在智能制造中的應用[J].河北農機，2020（06）：39-40.

[3]宋歡，劉豐洋.工業機器人在智能制造中的應用研究[J].科技風，2020（14）：29.

[4]陳怡竹.工業機器人在汽車智能制造生產線中的應用[J].內燃機與配件，2019（21）：255-256.

[5]關鵬.工業機器人在智能制造中的運用[J].冶金與材料，2019，39（03）：163-164.