工業(yè)機(jī)器人的基本應(yīng)用

羅 鈳

（福建水利電力職業(yè)技術(shù)學(xué)院，永安 366000）

過去的幾十年中，憑借勞動(dòng)力成本低廉的優(yōu)勢，我國制造業(yè)獲得飛速發(fā)展，我國也成為制造大國。然而近幾年，我國制造業(yè)的環(huán)境產(chǎn)生了巨大的變革，企業(yè)面臨著用工荒的問題。人口的增加速率下滑，導(dǎo)致我國勞動(dòng)力的稀缺，造成勞動(dòng)力成本上升。東南亞國家勞動(dòng)力資源豐富，價(jià)格低廉，這導(dǎo)致一些勞動(dòng)型密集的企業(yè)離開了中國。工業(yè)4.0的時(shí)代即將來臨，工業(yè)機(jī)器人將促進(jìn)我國產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型，工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)不僅可以解決用工荒的問題，還可以使得生產(chǎn)效率和生產(chǎn)質(zhì)量得到大幅度的提高。

1 工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人是具有多關(guān)節(jié)和多自由度的機(jī)電一體化裝置。從20世紀(jì)90年代發(fā)展至今，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)朝著具有行走能力、多種感覺能力、對(duì)作業(yè)環(huán)境適應(yīng)能力以及自學(xué)能力的方向發(fā)展。具有視覺、觸覺、高度靈活、可以自行移動(dòng)的機(jī)器人相繼問世，被使用于高精密裝備、各種惡劣環(huán)境、核工業(yè)等領(lǐng)域。

工業(yè)機(jī)器人主要由三部分組成，它們分別為機(jī)械本體部分、傳感感知部分、控制驅(qū)動(dòng)部分組成，如圖1所示。其中，機(jī)械本體部分用于實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的動(dòng)作，和人類四肢的功能非常相似。傳感部分用于感知內(nèi)部和外部的信息，相當(dāng)于人類的感官系統(tǒng)，控制機(jī)器人完成各種動(dòng)作，相當(dāng)于人類的大腦。工業(yè)領(lǐng)域中使用的機(jī)器人大致有以下幾個(gè)顯著的特征：可編程、擬人化、通用型、可以在惡劣的環(huán)境中完成高危的任務(wù)。

圖1 工業(yè)機(jī)器人組成

2 工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)

2.1 主要特點(diǎn)

常見的工業(yè)機(jī)器人有四至六個(gè)關(guān)節(jié)，每個(gè)關(guān)節(jié)由一個(gè)伺服系統(tǒng)控制，工業(yè)中常用的為四關(guān)節(jié)和六關(guān)節(jié)的機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人可以根據(jù)作業(yè)內(nèi)容的不同，更換運(yùn)動(dòng)的模式和坐標(biāo)系。工業(yè)機(jī)器人作業(yè)時(shí)有多種路徑和方法的選擇，通過算法找出最優(yōu)的路徑和方法。

2.2 主要功能

工業(yè)機(jī)器人的控制系統(tǒng)的主要功能有：可以對(duì)工業(yè)機(jī)器人的位置、速度、加速度等進(jìn)行控制；方便人機(jī)交互，現(xiàn)場人員可以直接對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行指令操作；工業(yè)機(jī)器人可以判斷外部的狀態(tài)，并且自適應(yīng)；能夠和外部設(shè)備通信；具有故障診斷、監(jiān)視等功能。

3 工業(yè)機(jī)器人在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用

自動(dòng)化領(lǐng)域中常用的機(jī)器人有：檢測型、焊接型、搬運(yùn)型、噴涂型、打磨型。檢測工業(yè)機(jī)器人主要是對(duì)零部件的尺寸進(jìn)行測量、顏色形狀的分辨，代替人工的檢測，保證產(chǎn)品的質(zhì)量，剔除不合格的產(chǎn)品。焊接工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用得最廣泛，在汽車行業(yè)已經(jīng)成了必備的自動(dòng)化裝置，通常用于焊接車身結(jié)構(gòu)。搬運(yùn)工業(yè)機(jī)器人大大減少了人類勞動(dòng)力的輸出，主要用以貨物的搬運(yùn)碼垛、上下料等。

3.1 焊接機(jī)器人

相對(duì)人工焊接，工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)要平穩(wěn)得多，所以焊接質(zhì)量高、穩(wěn)定。焊接的工作環(huán)境一般比較差，使用工業(yè)機(jī)器人代替人工焊接，可以避免電焊弧光對(duì)人體的傷害，避免電焊煙霧對(duì)長期作業(yè)人員肺部造成不可逆的傷害。

3.2 裝配機(jī)器人

裝配機(jī)器人一般由機(jī)器人本體、控制系統(tǒng)、示教器、末端執(zhí)行器組成，其中，末端執(zhí)行器根據(jù)裝配的對(duì)象不同，有不同的設(shè)計(jì)。裝配機(jī)器人是自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域中的重要設(shè)備，通過傳感器獲取環(huán)境和裝配對(duì)象的信息，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)組裝的功能。

3.3 碼垛機(jī)器人

目前，工業(yè)機(jī)器人的負(fù)載可以滿足絕大部分企業(yè)的要求。碼垛機(jī)器人可以將物料有序地?cái)[放整齊，降低勞動(dòng)力的輸出，同時(shí)，在一些惡劣的環(huán)境中，可以保障人身的安全。

3.4 噴涂機(jī)器人

隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)絹碓阶⒅厣钯|(zhì)量和身體健康。長期從事噴涂作業(yè)，會(huì)對(duì)人體造成嚴(yán)重的損害，噴涂機(jī)器人的出現(xiàn)，保證了工作人員的身體健康，也解決了企業(yè)用工荒的問題。在程序的控制下，噴涂效率以及質(zhì)量都得到了提高。

4 結(jié)語

隨著用工成本提升和制造業(yè)持續(xù)轉(zhuǎn)型升級(jí)，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)不再局限于汽車生產(chǎn)這單一領(lǐng)域，而是快速面向3C裝配、定制化生產(chǎn)、個(gè)體作坊等領(lǐng)域。在中國制造2025的大背景下，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)擁有良好的發(fā)展前景。

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