工業機器人在智能制造中的應用

文/王帥 周恩生

隨著計算機技術和自動控制技術等的推動，工業機器人技術日益成熟，在國內外企業中都得到了一定的應用，這種生產模式有著人工作業不具備的優點，比如安全性更強、效率更高，因此也逐漸被大眾接受。在汽車工業生產過程中，工業機器人能夠完成搬運、碼垛、焊接、噴涂等工作，大大降低了人力成本。隨著相關技術的不斷進步，工業機器人的應用范圍將會進一步拓寬。信息技術和自動化技術的不斷發展為工業機器人的應用提供了重要動力。在現代工業領域中，應用工業機器人能夠代替傳統的人工重復性作業，不僅能夠提升生產質量和安全性，還能降低對人力資源和物力資源的消耗，擴大企業的綜合效益。基于此，本文將通過對工業機器人的介紹，重點介紹其在智能制造中的應用。

工業機器人

當前國內外的機器人可以分為兩類，其中一類將工業機器人定義為能夠完成多項工作的可編程操作機，能夠實現自動控制，完成指定操作。另一類將工業機器人看作是可重復編程，具備多種用途的操作機器，尤其是在搬運和焊接等工序中應用非常廣泛。

在現代企業的智能制造中，工業機器人的應用融合了多種先進技術和設備，能夠憑借其高效益、軟件硬件結合的優勢，實現柔性制造、一體化智能制造。工業機器人的應用，改變了傳統機械制造的模式，大幅提升了企業生產的效率，促進了企業的創新，加快了其智能化、信息化、一體化的步伐。并且隨著工業機器人功能的持續拓展，將會推動制造模塊化生產的進程，這對于提升我國的工業制造水平具有非常重要的現實意義。工業機器人應用范圍不斷拓展，在工業生產中起著越來越重要的作用。因此，制造企業要考慮生產需求，選擇合適的工業機器人，逐步取代部分人工操作環節，減少誤差，提高生產效率，增強企業的市場競爭力，實現提高企業生產效益的目的。

智能制造中工業機器人的特點

智能制造中應用的工業機器人，具有較高的靈活度、生產效率高，且具有較強的可拓展性，其應用范圍逐漸擴大，受到制造企業的青睞。

靈活度較高

靈活度是衡量工業機器人基礎的重要指標，能夠在工業生產中反映出工業機器人動作的連貫性和靈活性。在具體應用過程中，可以采用直線運動、擺動或者轉動的軸線等方式，對其靈活性進行測試。另外，自由度也是表現工業機器人靈活性的重要參數，具體指的是機械臂可以獨立移動的關節數量。目前，工業機器人在實際應用中，可以將每個關節看作是獨立的伺服裝置，每根主軸都有一個服務器，機械臂需要在控制器的作用下，協同作業。相比于人工操作，靈活性更強，也能更為高效的完成相應操作，滿足制造需求。

生產效率高

作為一種高科技的機械裝置，同時，工業機器人的應用可以取代傳統的手工制造，并且展現出快、準、穩的特點。工業機器人的應用也提高了生產效率，這主要是由于工業機器人可以在短時間內完成重復作業，并且生產的精度比人工更高。工業機器人設置好程序后，會按照程序持續操作，期間也不會出現停頓，相比于人工，其生產效率更高，更可以滿足工業生產需求，提高企業產品市場競爭力。

可拓展性較強

傳統的工業生產，工藝改進和技術引入需要消耗大量的時間和精力對工人進行培訓考核，需要一定的周期才能保證新技術和設備的使用效果，不利于企業快速提升生產效益。

而應用工業機器人進行制造，能夠利用其可擴展性，通過編程、自動控制等方式，讓機器人的功能得以拓展，從而快速完成指定生產工序。在智能制造快速發展的今天，工業機器人通過編程拓展功能的這一特點，讓其更具生產優勢。實際生產時可以根據需求，及時拓展內容，增強工業機器人的功能性，滿足生產需求。

工業機器人在智能制造中的應用

智能制造過程中應用工業機器人，需要選擇合適的技術，打破傳統生產模式的限制，提高生產質量與效率，增強企業的市場競爭力。

無人行車技術的應用

智能制造過程中工業機器人的應用，一個重要方向就是無人行車，當前主要用于匹配庫位及調運鋼卷，顯著提升工作效率并降低工作強度。傳統制造企業生產時，上述工作進行過程中需要人工控制，合理利用吊運技術，做好相關的信息傳遞工作，在這一過程中，每個環節都有可能出現問題，從而影響正常作業的推進。而應用工業機器人具備的無人行車功能，能夠完全突破工人控制的限制，按照既定的運輸計劃，自動完成庫位匹配和運輸任務。并且工業機器人還能對運輸計劃和行車路線進行科學測算，保證最短運輸距離和路程，從而減少對運輸時間的消耗，提升生產效率，為企業節約更多的成本。企業應用無人行車技術時，要考慮自身實際情況，制定合適的運行方案，充分發揮工業機器人的作用，降低運行成本，增強企業的核心競爭力。

自動貼簽與噴涂

工業機器人的貼簽功能也被廣泛應用到當前的智能制造中，在具體作業過程中，能夠快速準確完成貼簽工作。相應數據指令傳遞給數據系統后，系統經過分析會向工業機器人輸入相應的指令，工業機器人根據操作指令完成相應動作，會快速完成分析，之后執行打印、拾取、貼簽操作，從而完成制定的貼簽工作。相對于傳統的人工作業，應用工業機器人開展貼簽工作，實際工作效率高，且可以規避人為因素造成的錯誤。而且單就貼簽效果分析，機器人貼的更為平整、結實。因此，智能制造的一個重要內容，就是工業機器人貼簽，這已經逐步成為企業的首選方式。

如在汽車制造工藝中涉及很多噴涂工作，其中包含車身和很多零部件的噴涂，操作十分繁瑣，對于質量的要求也很高。若將其全部交由人工來完成，效率極低，而且存在很多返工問題。但是利用工業制造機器人，可以通過對其內部自動化程序的提前設定來完成快速噴涂工作，保證車身表面噴涂的勻稱性。最關鍵的，工業機器人能夠給聯通網絡，通過計算機對噴涂部位圖像信息進行精準計算，不僅能節約原材料，減小誤差，還能使質量更加精細。在實際操作過程中，如果噴涂部位存在工藝問題，機器人內部的操控系統也能及時發現，并針對其工藝問題展開計算，針對噴涂思路和方法等就進行改進，以此解決問題。

自動搬運

在機械工業生產過程中，存在大量的零部件搬運工序，傳統的作業都是人工和設備配合完成，但隨著企業生產規模的擴大，搬運強度也成倍增加，人工的效率難以滿足生產的實際需要。面對這種情況，將工業機器人應用到產品和零部件的搬運工序中，能夠大幅提升搬運效率，并且降低作業過程中出現的各種危險，有利于提升企業的綜合效益，推進企業的智能化建設。

如汽車在生產制造企業中，汽車裝配時會涉及到很多小體積零件，可以通過工業機器人快速搬運零件，減少人工來回操作。機械臂工業機器人模仿人體完成相應物品搬運，并將其運送到相應位置。操作人員通過操作面板輸入相應指令后，機器人面對不同的指令會完成不同的動作，從而滿足人們的生產需要，提高生產效率，擴大經濟效益。

相比普通工人，應用工業機器人進行汽車整體裝配，不僅專業化水平更高，而且精確程度明顯提升。最關鍵的，汽車裝配專用機器人能夠應用于各種不同工作環境，比如高溫環境，低溫環境、高空作業等等，而且即使任務難度、需求等增加，也不影響其完成工作的質量和效率。近些年，隨著我國汽車制造產業的快速發展以及生產水平的大幅度提升，很多零部件的體積不斷縮小，性能不斷優化，產量不斷增加，單純的人工裝配不能滿足其在精度方面的要求，而且人工裝配費時費力，無法滿足生產要求。但是汽車裝配專用機器人能夠給按照程序設定對汽車零配件進行完美組裝，包括車座電池、儀表、方向盤、車燈、車窗以及座椅等的裝配與安裝工作。在具體安裝過程中，不僅誤差系數小、速度快，而且整體性能得到

焊接

焊接作業是工業生產中的重要工序，焊接作業具有一定的危險性，并且焊接的質量對整個生產的質量具有重要的影響。傳統的人工焊接需要工作人員具備豐富的經驗，根據實際情況完成相關的作業，還要做好檢測工作，保證焊接效果，因此整個焊接作業需要消耗一定的時間成本和人力成本。目前將工業機器人應用到汽車制造領域中，能夠快速完成大量焊接任務，提升焊接的精準性和焊接效果，有效避免人工作業的失誤。隨著科學技術進步與發展，焊接機器人智能化程度不斷提升，開始逐步應用弧焊技術，顯著提高焊接作業效率，降低人工作操作誤差產生的可能。

如在汽車工業制造中，工業機器人應用最多的工種就是焊接處理，其中又以點焊和弧焊技術應用最多。因此工業機器人又被分為點焊機器人和弧焊機器人兩類。鑒于汽車制造過程的復雜性，每輛車身上至少有4000 個焊點，甚至更多，如果將這些工作全部交由工人來完成，不僅要耗費極大的人力，其加工完成所要的時間也非常久，而且對于質量卻不能完全保證。但若將這些工作全部交由工業機器人來完成，不論是點焊還是弧焊工業機器人，不僅能夠根據要求做到精準控制，合理施工，而且能夠按照程序設置好的要求完美作業，保證質量的同時提高效率，相比傳統人工操作可謂精細，最關鍵省時省力。

機械加工

機械加工是工業機器人應用的重要方面。隨著我國工業化程度提升，各行各業生產中都在使用各種機械設備，這些設備都是由不同零部件組成，特別是大型特種設備，要求各零部件具有較高精度，對相關崗位人員要求較高，這些高端人才在很大程度上決定著以前工業的發展質量。而如今，隨著工業機器人的問世和應用，在這些設備的加工作業中，控制人員可以將相關的參數輸入到計算機設備，利用機器人完成自動化加工，不僅能夠確保加工精度，還能提升加工效率。

在現代工業生產的流水線作業中，零部件裝配是非常重要的工序。對于我國的當前大部分工業企業而言，依然需要人工完成零部件的裝配，但工作人員在長時間工作后，會出現精力不濟等問題，影響了企業的生產效率和產品的生產質量。考慮到這一問題，目前越來越多的生產企業開始應用工業機器人開展裝配作業。要想實現上述目的，就需要合理應用傳感器，借助傳感器完成相應工作。如，利用視覺傳感器，工業機器人通過其分辨零部件，將其安裝到相應位置，確保設備組裝的精確性；合理利用觸覺傳感器，其功能在于幫助機器人補償工件位置，減少裝備誤差，避免機器人之間出現碰撞問題；力傳感器的應用。工業機器人能夠對獲取的數據信息對腕部受力情況進行分析，從而控制操作力度，保證裝配質量。相信隨著相關技術的日益成熟，工業機器人的應用成本會逐步降低，屆時機器人工智能制造中的應用將會變得更加廣泛。

其他領域的應用

借助工業機器人，能夠將機械制造中原本極為復雜難處理的問題實現簡單化處理，促進瓶頸問題的快速解決。實際上，在機械制造和制造過程中，會牽扯到各種類型的數據計算，但是借助工業機器人能夠對這些復雜計算進行快速處理，降低制造過程中的計算量和計算難度，確保計算結果的準確性和數據精度。在開展新型機械制造研發工作時，借助工業機器人的加持，能夠幫助制造師快速提升并優化產品各項性能和指標，使其達到制造規范要求，符合制造規定標準。在提升研發速度，節省科研時間，材料、資金等等的同時，幫助企業最大限度降低研發投入成本。另外，如果在進行機械制造和制造過程中，將動力學模型和工業機器人結合，能幫助制造人員在最短時間獲取關于機械結構在強度、剛度、熱態等方面的重要數據信息；而如果將計算機技術和工業機器人結合，則能夠針對產品各項數據進行詳細分析和計算，針對機械運行中可能存在的隱患進行發現和規避，提升其運行安全性。

對于機械產品而言，其可涉及的范圍極為廣泛。而對制造師而言，任何形態、體積、功能的機械產品制造都可能涉及。但在針對大中型機械產品進行制造時，所涉及的結構較為復雜，其零部件的制造是整個制造工作中難度最大的一個環節，需要制造師根據所制造機械產品的大小、用途、部位等對零件的型號、大小、樣式等進行清晰規劃。傳統大中型機械產品在制造時，經常出現零配件裝配問題。究其根本，其內部零部件太過繁多，生產時經常出現質量問題，或者工人在裝配時出現工作失誤，對設備質量和運行效果產生嚴重影響。通過工業機器人能針對零部件裝配過程中存在的問題進行快速檢查和發現，在裝配完成后，還能直接對設備運行狀態進行模擬，對其質量進行檢驗，幫助企業減少經濟損失，提升生產效益。

綜上所述，在自動控制技術、信息技術快速發展的今天，工業機器人被應用到越來越多的領域，改變了我國工業生產和發展的面貌，提升了我國工業生產的效率和產品的質量，有利于推動企業的轉型，助力我國的經濟發展。但我們依然需要明確我國的工業機器人應用相對于發達國家還有差距，因此需要做好高端精尖技術的研發，讓工業機器人在我國的制造行業中發揮更大的價值。