淺談工業機器人的發展及液晶面板生產中的應用

酈婷　朱宏燕

摘 要：隨著人們日常生活中液晶產品的使用越來越多，對視聽感受的要求不斷提高，液晶行業也隨之不斷發展。在液晶面板生產時由于對于產品的質量以及高精度的要求，使得工業機器人在液晶面板制造業中得以大量應用，在其生產中發揮了重要的作用。國內工業機器人的發展及研發應用推動了我國的制造業取得了重大的進步，助力我國的制造業高速健康地發展。

關鍵詞：工業機器人；自動化；液晶面板

中圖分類號：TP242.2 文獻標識碼：A 文章編號：1004-7344（2018）32-0319-01

引 言

1959年美國發明家喬治·德沃爾（George Devol）與約瑟夫·恩格爾伯格（JosephF·Engelberger）聯手制造出了世界上第一臺工業機器人。工業機器人是機器人學中的一個分支，指的是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人，可以接受人的指揮進行操作，也可以按照事先編排寫入的程序進行操作運行，甚至可以根據人工智能技術所制定的規則進行運行。

1 工業機器人的構造

工業機器人由設備主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。設備主體指的機器底座以及動作執行機構，包括機械臂、機械關節和機械手，部分機器人還設置有走行機構。驅動系統包含動力裝置及傳動機構，用來驅動動作執行機構進行各個動作。控制系統則是按事先編輯輸入的運行程序對驅動系統和動作執行機構輸出動作指令及控制訊號。

工業機器人有以下特點：將數控機臺的伺服軸與遙控操縱器的連桿機構聯接，機械手臂的動作經預先編程輸入后，該系統便可以脫離人的操作而獨立運行。在機器人示教作業時，機械手臂按照順序經過作業任務的各個點位，預設的點位信息同時記錄在控制器的儲存器內。機器人正常運行作業時，各個軸關節在伺服電機的驅動下，依次再現運行經過各個點位，這類技術特征被稱為“可編程”和“示教再現”。

2 國內工業機器人的發展

國內的工業機器人于1972年開始正式研發。70年代初期，當時世界科技發展取得一個又一個里程碑，人類在太空探索事業上的突破性發展。在這種歷史背景下，勞動力顯得日益短缺，從而工業機器人的應用在世界范圍內掀起了高潮。

進入80年代，在國際高科技技術浪潮的沖擊下，伴隨著我國的改革開放進程，國內的機器人技術的研發受到了政府的重視與支持。緊盯世界機器人行業的技術前沿，“七五”期間開展了對工業機器人以及重要零部件的技術攻關，以及“863計劃”的實施，取得了多項科研成果。

到了90年代，國民經濟的蓬勃發展，在經濟體制的改革和科學技術進步的浪潮下，國內的工業機器人在制造業中的實踐運用大踏步地向前邁進，在汽車制造裝配、碼頭包裝碼垛等行業成功地研發并應用了一批工業機器人。進入21世紀，國內工業機器人產業持續飛速發展。在此期間，雖然我國在隧道掘進、裝配自動化等相關技術領域取得了較大進展。但和國際同行相比，差距依舊明顯，還需要瞄準國際高新技術發展方向，結合自身發展需求，研發攻克工業機器人的核心技術。

3 液晶面板制造業中工業機器人的應用

工業機器人應用方式主要有兩種：一是單體機器人工作單元，二是帶機器人的生產線。生產線以機器人為核心，更好地適應了當前制造業多品種化、小批量的柔性生產發展趨勢，因而具有更強勁生命力和廣闊的市場發展前景。

彩色濾光片乃至整個液晶面板制造業生產線上常采用的工業機器人有兩種：一種為直角坐標型機器人，另一種為多關節型機器人。以我司六代線彩色濾光片生產現場為例，直角坐標型機器人主要應用在產線各制程設備間的連線，主要為三協四軸機器人。三協的四軸機器人有R、X、θ、Z四個軸控制。現場三協四軸機器人共有110多臺，擔當著彩色濾光片基板搬送的主要力量，在每道制程，上下游設備銜接處都會安裝有三協四軸機器人負責基板的傳送。經過設備調機階段的示教，確保基板的取放精度，取放節拍的準確，在保證質量的情況下大大提高了產量，實現基板搬送自動化。現場的多關節型機器人則主要應用在拆包線（UNPACK）、捆包線（PACK）以及ITO濺鍍制程，主要為安川六軸機器人及KUKA六軸機器人。六軸機器人則有S、L、U、R、B、T六個軸控制機器人的動作，安川六軸機器人以及KUKA六軸機器人，按照生產前的示教，精準的再現取放動作、運動軌跡，保證了拆包投料、捆包、濺鍍制程Carrier取放基板的順利實現。現場的機器人都可根據不同的生產需求以及實際工作狀況的變化，更改設備的運行點位，以對應生產，充分體現了機器人“可編程”、“示教再現”的技術功能特點。

在南京中電熊貓8.5代液晶面板生產線，現場有超過500臺機器人，幾乎覆蓋了液晶面板生產的每一道制程工序。在生產現場潔凈度要求超高的液晶面板生產車間，通過大量地應用工業機器人，在顯著提升生產效率的同時，產品的質量方面也取得了顯著成效。中電熊貓集團電子裝備制造公司，在項目籌備期間便配備了強大的研發團隊，攻克掌握了機器人核心技術，根據高世代液晶面板生產線的實際生產需求，研發和生產出了與每一道制程工藝環節相匹配的工業機器人，因此產線所有的機器人全部都擁有自主知識產權。

4 結 語

本文通過對工業機器人的發展歷程介紹，結合我國工業機器人行業的發展及應用，簡述了目前液晶面板制造業中工業機器人的應用方式及現狀。當前的全球化大環境下，中國制造業目前正面臨著與國際接軌、參與國際分工的巨大挑戰，此時國內發展工業機器人行業則需要更多的參考國際上相關的先進經驗，同時政府可給與國產機器人的研發與應用提供更多的經濟、政策方面的支持。國內企業在采購工業機器人時不能一味盲目追求進口，應該結合自身企業需求進行綜合的評估，立足國產。牢牢抓住這一歷史機遇，充分利用機器人技術來提升我國制造工業發展的水平，實現“制造業大國”向“制造業強國”的轉變。

參考文獻

[1]蔡自興.機器人學[M].北京：清華大學出出版社，2009，6.

[2]馬 光，申桂英.工業機器人的現狀及發展趨勢[J].組合機床與自動化加工技術，2002（3）：48～51.

收稿日期：2018-9-14

作者簡介：酈 婷（1983-），女，工程師，主要從事生產技術管理工作。