智能制造與機器人焊接技術(shù)的集成與應(yīng)用

許良良

摘要：伴隨著我國社會經(jīng)濟的不斷進步，傳統(tǒng)制造技術(shù)已經(jīng)跟不上時代發(fā)展的步伐，尤其是工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)在當前階段面臨著巨大的挑戰(zhàn)，而人工智能技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，則給傳統(tǒng)制造行業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。工業(yè)機器人作為智能制造技術(shù)的代表，其有著占地面積小、利用效率高的優(yōu)勢，受到了人們的青睞，也越來越多的被應(yīng)用到各行各業(yè)之中。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人;智能制造;工業(yè)制造

引言

在焊接機器人的前景當中，出現(xiàn)了之前從未出現(xiàn)的機遇，就是在技術(shù)不斷發(fā)展的同時，焊接機器人的售價卻是在下降，性價比的提升成為了顯而易見的事情;除此之外，現(xiàn)在階段的勞動力成本處于一個不斷上升的狀態(tài)，我國邁出了由工業(yè)制造大國向工業(yè)制造強國的腳步。在這個過程當中，需要提升我國的產(chǎn)品質(zhì)量、讓產(chǎn)業(yè)的加工手段得到提高，以此來增加我國企業(yè)的國際競爭力，這些現(xiàn)象都可表明在焊接機器人產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展前景以及發(fā)展空間。

1工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用優(yōu)勢

1.1提高產(chǎn)品生產(chǎn)效益

在工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)機器人可替代工人完成難度較高的工作，降低智能制造企業(yè)的人工成本。同時，工人在完成枯燥的生產(chǎn)制造操作時，易出現(xiàn)心理情緒，影響操作的精度，工業(yè)機器人沒有情緒，可持續(xù)保障工作的精度，提高產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量。可見，在智能制造中，工業(yè)機器人的應(yīng)用可提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，制造企業(yè)可獲得更高的生產(chǎn)效益。

1.2降低生產(chǎn)成本

在當今社會，企業(yè)用工成本呈現(xiàn)出連年上漲的趨勢，這為企業(yè)的經(jīng)濟效益帶來了很重的負擔(dān)，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，由機器人代替一線工人已是未來發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)的人力用工往往存在著很多的問題，企業(yè)不僅要為他們支付較高的薪資報酬，而且還要在安全、環(huán)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(xiàn)用工荒，將會給企業(yè)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(yōu)點，只要日常維護保養(yǎng)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(yè)，大力推廣使用工業(yè)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(zhì)量，大幅度增加企業(yè)的經(jīng)濟效益[1]。

2工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用

2.1工業(yè)機器人在數(shù)控機床中的應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機器人可以應(yīng)用在各種生產(chǎn)活動中，既可以是不相同的單品生產(chǎn)線，也可以是不同生產(chǎn)規(guī)模的柔性生產(chǎn)線。在這些生產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用工業(yè)機器人可以提升工作效率、改善工作環(huán)境，減少對原材料的浪費，降低工業(yè)生產(chǎn)的成本。例如：機器人可以實現(xiàn)和不同類型數(shù)控機床的連接，從而可以按照不同要求來進行生產(chǎn)，為打造柔性生產(chǎn)線打下良好的基礎(chǔ)。在一些制造企業(yè)中，加工工件的生產(chǎn)線主要包括臥式加工中心和機器人兩大部分，而工業(yè)機器人則主要負責(zé)工件的搬運任務(wù)，通過掃描系統(tǒng)，控制器可以根據(jù)機器人的掃描結(jié)果來判斷何時運輸工件。工業(yè)機器人還可以使用視覺傳感器來進行精確定件，實現(xiàn)工件的運輸任務(wù)。

2.2焊接跟蹤技術(shù)

焊接機器人能因地制宜地在焊接空間中自動尋找與跟蹤焊縫，對焊縫的起點與終點實施跟蹤，實現(xiàn)焊槍能夠自動的對焊縫的位置實施自適應(yīng)的控制。焊縫跟蹤技術(shù)的使用，能夠跟蹤傳感電弧電壓，這樣就能夠自動的尋找焊縫的起點與終點，并為焊接的弧長提供參考點，這樣，在焊接的過程中，機器人就可以根據(jù)弧長的變化來感應(yīng)焊接的起點與終點，自動的采用電弧傳感器控制電壓自適應(yīng)的對焊接過程進行控制[2]。

2.3控制系統(tǒng)軟件單元的組成

控制系統(tǒng)的核心定義是網(wǎng)絡(luò)通信。主要工作方法是通過網(wǎng)絡(luò)將PLC，工裝精密定位軸，abb弧焊機器人系統(tǒng)，人機界面，機器人外軸，固定缸通訊閥，電焊機系統(tǒng)和其他控制組件集成到控制系統(tǒng)中。溝通。這是工業(yè)模式下相對穩(wěn)定的通信系統(tǒng)架構(gòu)。主控制器采用PLC，移動軸可以確定位置，控制夾緊缸，并配置和調(diào)整焊接機器人的工作。人機界面可以將這些數(shù)據(jù)上傳到控制系統(tǒng)。通過這些系統(tǒng)的合作，利用各種領(lǐng)先的制造技術(shù)，將原來的車間規(guī)劃轉(zhuǎn)化為智能自動化信息項目。

2.4在汽車企業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

第一，在零部件運輸環(huán)節(jié)。工業(yè)機器人可自動完成汽車零部件的運輸與裝配工作，根據(jù)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，可為工業(yè)機器人配置不同工具，保障零部件運輸與裝配的準確性，如法蘭盤抓放工具等。第二在車體焊接環(huán)節(jié)。該汽車制造企業(yè)編制焊接工作運行程序，置于工業(yè)機器人系統(tǒng)中，為工業(yè)機器人配置相應(yīng)的焊接工具，與傳感器配合使用，自動完成車體焊接操作。和人工操作相比，焊接機器人的操作更為準確，且焊接機器人可根據(jù)車體焊接要求，完成人圓弧插補或直線插補等操作，提高焊接質(zhì)量。第三在外車噴漆環(huán)節(jié)。在傳統(tǒng)汽車噴漆環(huán)節(jié)，人工操作可能出現(xiàn)噴漆厚度不均等現(xiàn)象，影響產(chǎn)品外觀質(zhì)量。為工業(yè)機器人配置相應(yīng)的噴漆工具與程序，可保障外車噴漆的一致性，并在噴漆結(jié)束后完成涂膠操作，提高生產(chǎn)效率。第四在整車裝配環(huán)節(jié)。隨著汽車制造技術(shù)的發(fā)展，制造企業(yè)使用的零部件越來越多，人工裝配表現(xiàn)出精度低、效率低等問題。該汽車制造企業(yè)在整車裝配環(huán)節(jié)配置裝配機器人，可根據(jù)內(nèi)置程序規(guī)范裝配汽車座椅、車窗、車內(nèi)電池、燈具及儀表等部件，保障整車裝配的精度，提高汽車產(chǎn)品的質(zhì)量[3]。

3工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用策略

3.1加強科技創(chuàng)新、提升技術(shù)水平

由于我國工業(yè)機器人的研發(fā)和應(yīng)用起步相對較晚，和西方發(fā)達國家相比還存在著不小的差距，生產(chǎn)機器人所用的一些關(guān)鍵零部件還需要從國外進口。針對這些問題，相關(guān)部門還應(yīng)加強對工業(yè)機器人研發(fā)的技術(shù)投入以及資金投入，以提高國產(chǎn)機器人的整體集成化水平，滿足企業(yè)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(yè)可以自主研發(fā)關(guān)于機器人服務(wù)平臺和工業(yè)云平臺，組建起專業(yè)的工業(yè)機器人技術(shù)研發(fā)和維護保養(yǎng)團隊，并結(jié)合企業(yè)自身智能制造的需求來進行機器人的研發(fā)，從而完成企業(yè)柔性智能裝配系統(tǒng)以及自動化生產(chǎn)系統(tǒng)。

3.2加強性能優(yōu)化

目前我國工業(yè)機器人在制造企業(yè)中的應(yīng)用集中于運輸、焊接等環(huán)節(jié)，性能相對單一。為擴大工業(yè)機器人的應(yīng)用廣度，工業(yè)機器人的性能需不斷優(yōu)化，結(jié)合智能制造企業(yè)的生產(chǎn)需求，實現(xiàn)工業(yè)機器人在生產(chǎn)線的全覆蓋，真正實現(xiàn)智能制造。例如，企業(yè)可將工業(yè)機器人中設(shè)置智能化識別功能，利用光譜圖像識別技術(shù)，將外觀存在瑕疵的產(chǎn)品剔除，實現(xiàn)產(chǎn)品驗收環(huán)節(jié)的自動化;企業(yè)可將人工智能技術(shù)用于工業(yè)機器人中，提高工業(yè)機器人的操作精度與輔助性能，可將其拓展至產(chǎn)品設(shè)計環(huán)節(jié)，自動完成設(shè)計、質(zhì)量評估與出圖等操作;結(jié)合醫(yī)療設(shè)備應(yīng)用要求，進行焊接工業(yè)機器人與穿刺機器人的研發(fā)，將工業(yè)機器人的應(yīng)用領(lǐng)域從汽車、鋼鐵等行業(yè)，拓展至醫(yī)療、食品、建筑材料與電子等領(lǐng)域，推動行業(yè)的智能化、現(xiàn)代化發(fā)展。

4結(jié)束語

加強對于工業(yè)機器人的應(yīng)用不僅可以提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，打造出柔性生產(chǎn)線，還能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)制造的智能化發(fā)展，因此只有加強工業(yè)機器人在智能制造中的探索和創(chuàng)新才能夠充分發(fā)揮出工業(yè)機器人的優(yōu)勢，不斷推動智能制造向前發(fā)展。

參考文獻：

[1]戚驍亞，劉創(chuàng)，富宸，等.群智進化理論及其在智能機器人中的應(yīng)用[J].中國工程科學(xué)，2019（04）：101-111.

[2]楊麗娟.基于視覺傳感的機器人管道焊接關(guān)鍵技術(shù)研究[D].南京航空航天大學(xué)，2019.

[3]黃一驍.智能制造要求下的新能源汽車焊接技術(shù)淺談[J].內(nèi)燃機與配件，2019（06）：214-216.