工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

張強(qiáng) 樊志鵬 王偉譞

摘要：近幾年，智能制造作為制造業(yè)升級(jí)與轉(zhuǎn)型的重要方向，促使我國(guó)大部分的軌道交通車輛制造企業(yè)將工業(yè)機(jī)器人投入到車輛的制造行業(yè)之中。利用工業(yè)機(jī)器人的先進(jìn)技術(shù)促進(jìn)了企業(yè)的工作效率大幅度提高。因此，工業(yè)機(jī)器人被廣泛應(yīng)用在智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)之中。所以，文章基于智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用進(jìn)行了探索，旨在能夠更好的提升我國(guó)智能工業(yè)生產(chǎn)水平。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人;智能制造;機(jī)車車身;智能生產(chǎn)線設(shè)計(jì);應(yīng)用

前言：

隨著，我國(guó)軌道交通車輛市場(chǎng)的需求不斷增長(zhǎng)，各種不同類型的車型、人性化的配置選擇以及低成本資金投入，促使軌道交通車輛制造行業(yè)的發(fā)展走向了另一個(gè)高度。因此，在對(duì)車輛的加工與生產(chǎn)過程中，為了更好的促進(jìn)其效率的提高，滿足市場(chǎng)的需求。企業(yè)向智能化工廠與智能制造生產(chǎn)線方面的發(fā)展已經(jīng)呈現(xiàn)必然趨勢(shì)。同時(shí)，促就了工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用。工業(yè)智能發(fā)展過程中，工業(yè)機(jī)器人自身的可持續(xù)操作性，進(jìn)一步保障了機(jī)車的日常生產(chǎn)，能夠24小時(shí)不間斷的進(jìn)行高效工作。因此，工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)不斷升級(jí)和工業(yè)制造生產(chǎn)線的智能化提升，推動(dòng)了我國(guó)制造行業(yè)的發(fā)展。

一、工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和應(yīng)用

（一）工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

首先，工業(yè)機(jī)器人是由三大系統(tǒng)部分組成，主體、控制系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。主體系統(tǒng)部分可以模擬人體實(shí)施分離、放置以及抓握等操作擁有超高的協(xié)調(diào)運(yùn)作能力。控制系統(tǒng)，在提前的程序編程設(shè)定中，對(duì)驅(qū)動(dòng)器部分下達(dá)相應(yīng)的操作指令實(shí)施操控，同時(shí)該部分與驅(qū)動(dòng)器形成了驅(qū)動(dòng)工業(yè)機(jī)器人行動(dòng)的主要部分。在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的幫助下，可以促使工業(yè)機(jī)器人完成各種操作任務(wù)。其次，工業(yè)機(jī)器人自身具備超高的智能制造水平，可以利用自身能源完成人工操作或系統(tǒng)操控所下達(dá)的動(dòng)作和指令。在智能制造生產(chǎn)線之中，工業(yè)機(jī)器人能夠有效處理相對(duì)復(fù)雜的制造生產(chǎn)工作。此外，工業(yè)機(jī)器人擁有可持續(xù)的工作施加，在保障其日常維護(hù)與維修的前提下能夠不間斷的進(jìn)行制造工作，以此來促進(jìn)智能制造生產(chǎn)的工作效率[1]。

（二）工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用，主要負(fù)責(zé)技能與設(shè)備運(yùn)輸方面的工作，比如從技能方面從事設(shè)備焊接、繪制、信息收集、產(chǎn)品測(cè)試以及定位、裝配等方面的工作;從運(yùn)輸方面來說，從事傳輸、包裝等方面的工作。因此，工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線中不僅提高了生產(chǎn)效率及準(zhǔn)確性，還為企業(yè)、智能制造生產(chǎn)線的發(fā)展提供了方便。

二、工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍

SolidWorks軟件可以結(jié)合車輛智能制造生產(chǎn)線中的各組單元相關(guān)性能參數(shù)和相關(guān)設(shè)備的結(jié)構(gòu)尺寸，進(jìn)行空間布局設(shè)計(jì)，并將對(duì)各組單元擺放的位置結(jié)合實(shí)際的需求進(jìn)行調(diào)整與優(yōu)化。并在Visual?Component功能中，對(duì)機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人以及相應(yīng)的生產(chǎn)線設(shè)備的運(yùn)行狀況，進(jìn)行仿真操作，以此來保障智能制造生產(chǎn)線設(shè)備到的良好性。因此，工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用范圍主要有2點(diǎn)：

第一點(diǎn)，現(xiàn)階段工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用，主要是以機(jī)械化制造工業(yè)為主，如相應(yīng)設(shè)備的鍛造、鑄造、沖壓以及焊接切割、裝配等方面的自動(dòng)化生產(chǎn)。同時(shí)還加工、檢驗(yàn)與包裝等不同的工序方面得到了應(yīng)用。

第二點(diǎn)，工業(yè)制造生產(chǎn)一般具備一定的高風(fēng)險(xiǎn)性，進(jìn)而需要高強(qiáng)度的勞動(dòng)。但部分工業(yè)制造生產(chǎn)環(huán)境當(dāng)中，逐漸利用工業(yè)機(jī)器人替代人工，構(gòu)建成了智能制造生產(chǎn)線，讓工業(yè)機(jī)器人代替人工完成生產(chǎn)中的各種復(fù)雜工作。同時(shí)，智能制造生產(chǎn)線又是集控制系統(tǒng)與輸送系統(tǒng)為一體的生產(chǎn)線，可以自動(dòng)連接自動(dòng)化機(jī)床與相關(guān)的輔助生產(chǎn)設(shè)備，在系統(tǒng)的配置下，可以與工業(yè)機(jī)器人兩者之間形成互補(bǔ)，完成相應(yīng)的工業(yè)作業(yè)[2]。

三、對(duì)工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中的應(yīng)用分析

以機(jī)車車體相關(guān)設(shè)備制造為例，從機(jī)車車體相關(guān)設(shè)備產(chǎn)品的生產(chǎn)加工到產(chǎn)品的質(zhì)量檢測(cè)、包裝和入庫等各方面的環(huán)節(jié)當(dāng)中，整個(gè)智能制造生產(chǎn)線生產(chǎn)制造時(shí)，運(yùn)用了大量的智能化設(shè)備，和工業(yè)機(jī)器人。從而將工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)過程中的應(yīng)用完整的展現(xiàn)了出來。比如說，在機(jī)車車體相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)制造過程中，智能制造生產(chǎn)線收到系統(tǒng)發(fā)出的訂單之后，先對(duì)倉庫中的相關(guān)設(shè)備庫存進(jìn)行清點(diǎn)，如果倉庫中擁有所需設(shè)備成品，則會(huì)直接應(yīng)用成品，并向運(yùn)輸工業(yè)機(jī)器人發(fā)出信號(hào)，對(duì)庫房中的設(shè)備進(jìn)行搬運(yùn)至配送系統(tǒng)之中。不過，反之庫房中沒有所需的機(jī)車車體相關(guān)設(shè)備時(shí)，智能制造生產(chǎn)線就會(huì)結(jié)合相應(yīng)的設(shè)備所需原料，利用智能傳輸系統(tǒng)，將其材料進(jìn)行傳送與生產(chǎn)加工[3]。具體過程如下：

1、利用坐標(biāo)機(jī)器人，將智能制造生產(chǎn)線所收到的原料，取出并放置在相應(yīng)的載具中后，智能制造生產(chǎn)線的中控系統(tǒng)會(huì)結(jié)合系統(tǒng)的指令對(duì)其原材料進(jìn)行生產(chǎn)加工，并通過智能控制系統(tǒng)，來對(duì)加工的質(zhì)量與要求進(jìn)行判定。如果所需產(chǎn)品滿足要求，則會(huì)通過傳感器輸送到下個(gè)環(huán)節(jié)中進(jìn)行加工生產(chǎn)。

2、在傳送的過程當(dāng)中，不同的半成品材料會(huì)在控制系統(tǒng)的檢測(cè)下被輸送到不同的環(huán)節(jié)中進(jìn)行加工，并在中控系統(tǒng)的操作指令下完成相應(yīng)得到加工。

3、當(dāng)機(jī)車車體相關(guān)設(shè)備加工完成之后，加工中心的搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人就會(huì)對(duì)原料和半成品實(shí)施搬運(yùn)作業(yè)，并將加工完成的產(chǎn)品防治智能運(yùn)輸設(shè)備之中。然后，由智能制造生產(chǎn)線中國(guó)的監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)加工完成的零部件進(jìn)行檢測(cè)，確認(rèn)其零件是否能夠有效滿足加工的標(biāo)準(zhǔn)。并結(jié)合監(jiān)測(cè)記錄，對(duì)相應(yīng)的零部件進(jìn)行處理。

4、當(dāng)智能制造生產(chǎn)線對(duì)零部件進(jìn)行二次加工作業(yè)的機(jī)器人，會(huì)將接受到的零部件實(shí)施二次加工。通過對(duì)工業(yè)機(jī)器人的利用不僅可以節(jié)省大量的時(shí)間，還減少了一定的人力成本。當(dāng)機(jī)車車體的相關(guān)設(shè)備生產(chǎn)完成之后，在監(jiān)測(cè)中心進(jìn)行二次質(zhì)量檢測(cè)，確保所生產(chǎn)的設(shè)備符合標(biāo)準(zhǔn)要求。最后，由工業(yè)機(jī)器人對(duì)合格的產(chǎn)品進(jìn)行標(biāo)識(shí)與包裝、入庫。綜合來說，上述工作均是在中央控制系統(tǒng)的操作下，有工業(yè)機(jī)器人和智能制造生產(chǎn)設(shè)備之間共同協(xié)作完成[4]。

結(jié)語：

綜上所述，在智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)中工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用，還有待進(jìn)一步的進(jìn)行系統(tǒng)化的配置，比如工具設(shè)備坐標(biāo)、有效載荷設(shè)置等方面。同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人逐漸成為了我國(guó)智能制造生產(chǎn)線的主要生產(chǎn)力，所以只有加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人在機(jī)車制造業(yè)中的應(yīng)用，這樣不僅可以更好地提升機(jī)車的質(zhì)量，還可以更好的提升軌道交通車輛制造企業(yè)在制造行業(yè)市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在智能制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用及我國(guó)工業(yè)智能化水平的進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)：

[1]王建勝.工業(yè)機(jī)器人在汽車智能制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計(jì)，2019（36）：4649.

[2]陳怡竹.工業(yè)機(jī)器人在汽車智能制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（21）：255-256.

[3]黃志浩.工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用[J].今日自動(dòng)化，2021（4）：100-101.

[4]李智，駱峰，胡菡.基于工業(yè)機(jī)器人的智能加工生產(chǎn)線設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2021，40（8）：28-32.