全自動智能噴漆機器人的研究現(xiàn)狀及市場應用

馬朝鵬 盧威斌 張晟銳 趙林峰

摘 要： 分析介紹了一種是可進行自動噴漆或噴涂其他涂料的全自動智能噴漆機器人的研究現(xiàn)狀和市場應用。隨著智能化科技的發(fā)展，智能化已經成為了當前科技發(fā)展的一種潮流，全自動智能噴漆機器人憑借其安全可靠節(jié)能的特點將成為噴涂工業(yè)的潛力股。本文將對全自動智能噴漆機器人的研究現(xiàn)狀進行簡單敘述，并將對其市場應用進行簡單分析與預測。

關鍵詞： 智能噴漆；全方位移動平臺；研究現(xiàn)狀；市場應用

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一、全自動智能噴漆機器人背景

機器人技術是近代自動控制領域中呈現(xiàn)的一項新技術，并已成為當代機械制造中發(fā)揮著越來越大的作用。采用該項技術，可明顯地提高勞動生產率，改良產品品質，對改善勞動條件和產品的快速質量提升起著十分重要的作用，是加速實現(xiàn)工業(yè)生產機械化和自動化的關鍵技術之一。

傳統(tǒng)的表面噴涂技術都是依靠工人手持噴漆頭進行工作，根據(jù)手握按鈕力度的大小和與噴涂產品距離的遠近來決定，所以噴涂不均勻，質量難以保證。尤其對那些高精度產品，而且因為噴涂原料含各種易揮發(fā)、有毒化學成分，會對工人和環(huán)境造成不可逆的損害。雖然這種原始的噴涂技法人工成本較低，但綜合來看已經不符合時代的發(fā)展。自動噴涂機的出現(xiàn)則彌補了上述缺點。但由于目前噴涂機只能完成一些簡單的往復直線運動，而被涂工件表面的多樣性及復雜性使得噴涂機的使用受到一定的限制[1]。隨著機器人技術在工業(yè)生產領域的不斷發(fā)展和完善，自動噴涂機器人產品也逐漸被研發(fā)出來，并被應用到了實際生產線中。

噴涂機器人最顯著的優(yōu)點是它不受外界有害氣體的影響，可以連續(xù)不斷的工作，這有效地提高了噴涂安全性和效率。傳統(tǒng)的噴漆機不具備智能操作系統(tǒng)，操作也比較費時，同時傳統(tǒng)噴漆機的智能性也存在不足，所以人們迫切希望用全自動智能噴漆機器人設備，來代替?zhèn)鹘y(tǒng)噴漆機器。

二、研究現(xiàn)狀

經過前期噴涂技術和數(shù)字機器人技術的高速發(fā)展，當前噴涂機器人技術已取得重大進展，主要表現(xiàn)在以下方面：

1并聯(lián)機器人技術 采用并聯(lián)機構，利用機器人技術實現(xiàn)高精度加工，剛度高，承載能力大。意大利 COMAU 公司研發(fā)了Smart NJ4系列機器人，其中空結構使得所有焊槍的電纜和信號線都能穿行在機器人內部，保障了機器人靈活性、穿透性和適應性[2]。其次，標準和緊湊版本的自由選擇，能夠依據(jù)客戶的項目需求最優(yōu)化地配置現(xiàn)場布局。

2傳感系統(tǒng) 機器人的傳感系統(tǒng)包括視覺系統(tǒng)、聽覺系統(tǒng)、觸覺系統(tǒng)、嗅覺系統(tǒng)以及味覺系統(tǒng)等。這些傳感系統(tǒng)由一些對壓力、聲音、壓力、氣味、味道敏感的交換器組成。噴漆機器人實時感知環(huán)境情況，噴漆厚度等因素，以便做出改變，改善了機器人的作業(yè)性能和對環(huán)境的適應性。

3可靠性：由于微電子技術的快速發(fā)展和大規(guī)模集成電路的應用，使機器人系統(tǒng)的可靠性有了很大提高。過去機器人系統(tǒng)的可靠性一般為幾千小時，而現(xiàn)在它們甚至可以每天工作24小時，而且適用于各種場合[4]。

三、發(fā)展趨勢

噴涂機器人作為一種綜合性的高新技術產品，會隨著各種高精尖技術的突破而不斷發(fā)展完善，從目前國際發(fā)展形勢來看，主要具有以下趨勢：

1新技術的應用將成熟的新技術應用噴涂機器人上可以大大提高噴涂機器人工作性能及效率，如將現(xiàn)代交流伺服系統(tǒng)應用到噴涂機器人上，可以使液壓驅動為電動驅動，從而減小噴涂機器人的體積并提高噴涂機器人噴涂效率；將磁泡儲存器取代磁盤儲存器，可以提高系統(tǒng)的可靠性，尤其是提高對油漆的適應能力和噴涂機器人的整體性能。

2模塊化設計流程 直接通過人工持槍示教，同時編程、效果顯示。作業(yè)速度快，可適應快速流水線?？刹寮Y構和模塊化的設計，快速更換元器。部件維護可接近性好，便于維護保養(yǎng)。

3故障診斷技術的應用對于液壓驅動的噴漆機器人，要有對伺服回路的故障診斷技術及維修技術。因為這個故障問題容易與機電問題混淆，如果沒有特殊手段就鑒定不了這類問題的技術指標，一旦出現(xiàn)故障和伺服性能變差，常規(guī)方法處理起來很不方便。

四、市場應用

1隨著全球化進程加快，人們對于汽車的需求也越來越大。汽車噴涂環(huán)節(jié)作為汽車制造中極為重要的一環(huán)，也最容易使人們對汽車質量做出直接的評價，所以各汽車公司越來越注重這一環(huán)節(jié)。在汽車噴涂步驟中，噴涂機器人的使用越來越普遍，其可實現(xiàn)如轎車、旅行車、皮卡車、公交車等車身混線同時生產，提升了汽車裝配的自動化程度及生產效率。隨著噴涂技術的進一步優(yōu)化，高質量的涂裝機器人能夠更好的開展涂裝工作。

2噴涂機器人已經逐步進入航空航天領域。美國率先將噴涂技術應用在飛機制造上，數(shù)據(jù)顯示，噴涂機器人不但噴涂效率高，降低時間成本，而且噴涂質量穩(wěn)定，尤其能滿足隱形飛機表面對電磁波反射的要求。[5]

參考文獻

[1]趙德安.靜電噴涂機器人變量噴涂軌跡優(yōu)化關鍵技術研究.江蘇.江蘇大學出版社.2012.

[2]王翠.可轉位刀片磨削加工上下料機器人控制系統(tǒng)研究.山東.山東大學出版社.2016.

[3]蘇玉靖.透明材料厚度檢測系統(tǒng)光學設計.長春理工大學出版社.2012.

[4]張小坤 CINCINNATI機器人開放式控制系統(tǒng)的開發(fā).東北大學2006.

[5]Wei Chen Trajectory Optimization of Spray Painting Robot for Complex Curved Surface Based on Exponential Mean Bézier Method JiangSu University 2017.