工業機器人在制造業中的應用

黃曉輝

（上海振華重工（集團）股份有限公司 上海 200125）

1 引言

隨著我國社會經濟發展進步，工業機器人技術不斷發展，工業機器人在實際應用中已經從以往的手動操作逐漸發展為半自動化操作，當前已經基本實現全自動化操作。工業機器人的各項操作主要是通過多關節機械手等機構實現，在融入智能化以及自動化理念之后，實現機電一體化，有著非常高的可操作性，將其應用在制造業中，能夠滿足當前制造行業的發展需要，使制造行業的生產效率以及生產安全性有顯著提高。就當前發展趨勢而言，工業機器人在制造業中的應用還會向著更加高級方向發展，在制造業中的地位以及所發揮的作用越來越重要，應用范圍也將更加廣泛，本文就此展開了研究分析。

2 工業機器人的發展

2.1 機械結構

當前制造業中所應用的機器人已經基本上能夠按照預先設定的程序實現半自動化生產，操作人員只需要輸入操作指令或者代碼，機器人將會執行相應的操作程序，完成生產任務。工業機器人發展最初階段，主要是模仿人的手臂設計，向其中加入驅動系統以及固定結構，這種工業機器人屬于最為原始的機器人。之后隨著科學技術的發展，人類的設計理念不斷創新和完善，工業機器人設計中逐漸加入了自動化、智能化操作系統。目前制造業生產中所使用的工業機器人有3～6個自由度，驅動系統包含有傳動裝置以及液壓動力裝置等，操作系統主要是輸入各項運行程序和指令。

2.2 理論建設

制造業生產過程中所用到的工業機器人操作程序相對較為簡單，但是在設計階段會用到非常多的專業性知識，比如機械原理、線性代數、機電一體化等，另外，懸臂式機器人還需要有動力學以及運動學等方面知識和先進控制方式、軌跡規劃等。另外，深海科研以及登月計劃等所用到的機器人也都屬于工業機器人。

3 工業機器人在制造業中的應用

3.1 焊接機器人在制造也的應用

焊接工作有著非常大的勞動強度，對焊接人員要求十分嚴格，焊接作業環境往往十分惡劣。焊接機器人的應用能夠實現對這些問題的有效解決，焊接機器人種類較多，根據不同的應用場所選擇相對應的機器人，當前應用最為廣泛的是多關節機器人，能夠在空間內實現任意動作，焊槍姿態以及空間能夠任意調整，有著非常好的應用效果。

工業機器人中40%左右為焊接機器人，根據不同焊接工藝，分為點焊和弧焊兩種。焊接機器人最開始應用在汽車行業，汽車底盤、消聲器、座椅骨架等方面的應用已經十分成熟，使用焊接機器人進行汽車零部件的角接和塔接，能夠使汽車安全性得到有效保證。比如豐田公司所使用的點焊機器人，在實際應用中焊接質量有了明顯提高，整個焊接生產線得到優化，生產線長度有了明顯縮短。

當前工業生產中對焊縫位置精度方面的要求越來越高，焊接機器人搭配激光傳感器、電弧傳感器等先進技術，能夠實現對焊縫的自動跟蹤焊接，在焊接過程中自動改變焊接順序和焊接軌跡。另外，焊接機器人在造船業、鐵路機械等方面也有著非常廣泛的應用，應用優勢明顯，焊接質量能夠得到保證，焊接穩定性好，能夠避免工作人員在過于惡劣環境下作業，縮短產品生產周期，生產效率有明顯提高。

3.2 搬運機器人在制造業的應用

機器人在實際應用中不僅可以根據指揮執行相應程序，同時還能根據預先編制指令運行，在物流配送、貨物運輸以及包裝等方面同樣有著十分廣泛的應用。

早在上世紀六十年代，工業機器人就已經開始應用在搬運作業中，當前世界范圍內有超過10萬臺搬運機器人，在大中型重物搬運方面有著非常好的應用效果。當前搬運機器人在機械制造、電子工業等方面的應用技術越來越成熟。化工行業涉及環保、石油、能源等多個領域，實際生產過程中危險性高，當前化工生產過程中的人工作業方式存在有非常大危險性，對于工作人員的生命健康有著嚴重的影響和威脅，應用搬運機器人，一方面能夠節約勞動力資源，使生產效率有顯著提高，另一方面還能滿足技術安全等方面要求，保證整個作業的安全、順利展開。

搬運機器人屬于高新技術，融合多個不同學科領域，主要研究有六軸搬運機器人等。現階段負載最大機器人其負荷能力高達1300kg，能夠實現垂直5m范圍內作業，在鑄造業、建材行業等有著非常廣泛的應用。當前國內常見的搬運機器人多為并聯機器人，有2～6個自由度，比如說Delta機械手，在實際應用中能夠任意角度擺放物品，其精度可以控制在±0.1mm，相比于國外搬運機器人，我國當前在搬運機器人方面的研究較晚，更多的集中在實驗室研究階段，很少有應用在實際生產中的產品。

4 工業機器人的發展

隨著當前科學技術的發展進步，不斷有新的材料出現并應用在實際生產中，世界范圍內將機器人列入未來主要發展領域，尤其是隨著計算機以及網絡技術的發展，將計算機技術以及網絡技術應用在工業機器人中，工業機器人的操作精度以及可操作性會有顯著提高。工業機器人應用在實際生產中，在企業方面，能夠顯著提高生產效率，降低生產成本；在職工方面，能夠代替人工進行一些體力勞動，在惡劣條件下工作，具有非常廣闊的發展前景。

5 結語

當前制造業對工業機器人的需求越來越大，尤其是智能化水平高的機器人，能夠更好的滿足制造業多元化生產需要，使制造業生產水平得到提高。當前企業更多的是需要能夠實現全自動化生產的機器人，同時機器人需要有足夠的穩定性以及操作可靠性。多功能機器人是未來工業機器人的一個發展方向，有著多功能操作工藝機器人更受制造業歡迎。

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