基于工業機器人的自動化生產線研究

李曉娜

（山東華宇工學院，山東德州 253034）

0 引言

制造業是國民經濟的支柱性產業之一，隨著科學技術的不斷發展，工業機器人逐漸走入大眾視野，為自動化生產線提供了新的發展方向。通過在自動化生產線中應用工業機器人，可以大幅提升工業行業的生產效率，降低廢品率，在確保產品加工質量的同時，降低生產成本，為工業行業的長久發展打下堅實的基礎。由于經濟發展水平與日俱增，市場競爭環境日漸復雜，制造行業的發展也將面臨著前所未有的機遇和挑戰。在這種發展背景下，工業機器人的引入，可以大幅提升制造業的自動化生產水平，加快行業智能化發展速度，幫助企業在競爭激烈的市場中占據一席之地，促進制造業全面轉型，提升其經濟效益。

1 工業機器人背景與技術

工業機器人設計的最初目的是解放生產力、優化生產線、幫助工業企業完成自動化生產，最終實現制造業的現代化操控，工業機器人是一種融合多種聯動機械為一體的裝置。近年來，隨著科學技術的不斷發展，互聯網技術在各個領域中都得到廣泛應用，而工業機器人則是通過把互聯網技術和機械生產相結合，把生產過程中的各種生產操作設置為自動化控制程序，形成一條基于工業機器人的自動化生產線。在實際生產加工過程中，由于生產產品類型的不同，使用的工業機器人形態和功能也有所不同，這也給工業機器人提出了更高標準的要求。不但要求其具有較高的生產效率，還要具備占地空間小的優勢，只有這樣才能滿足現階段工業生產的需求。所以，工業機器人的結構部位，需要使用強度和腐蝕性過硬的不銹鋼材料，延長工業機器人的使用壽命。同時，使用電力驅動系統，為機器人的運轉提供強勁有力的動力支持，確保機器人可以快速、準確地進行工作和運轉。除此之外，還要為機器人配置先進的計算機系統，提升作業準確度。

2 工業機器人簡述與特點

工業機器人是組成自動化生產體系的重要部分之一。工業機器人的組成結構大體可以分為驅動系統和控制系統兩種。工業機器人的出現改變了原本的生產加工模式，不但大幅提升了生產效率，同時也確保生產線的加工準確率。由于工業機器人在投入使用前，就已經被輸入編制好的程序和指令，所以也就賦予了機器人相當于人腦的智慧，同時，內在的驅動系統在實際工作中也發揮了肌肉和經絡的作用，幫助機器人準確實現工業生產操作，確保各種操作任務能夠有效、準確的執行。

工業機器人最大的特點就是具有良好的自動化性能，在實際加工和生產過程中，可以通過自身的動力系統和編程操作，代替人力實現復雜化的工業生產操作。機器人的各種運轉都是通過事先編寫的程序來進行，但是在實際操作中，如果有需要，也可以在線編程來修改相關指令，或者通過手動人工干擾來改變機器人的運轉。工業機器人參與的制造業生產與傳統人工生產相比，具有智能化、自動化的特點，生產作業效率更高，操作準確度好，工業機器人的持久性工作能力更好，可以實現長時間、不間斷的精準作業。

3 基于工業機器人的自動化生產線構建

3.1 運行方式

在進行工業機器人自動化生產線建立過程中，首先要明確不同生產中的運行方式，以沖壓生產過程為例，把工業機器人運用到沖壓自動化生產過程中，首先要做的就是為工業機器人編制科學合理的工作流程，設定精準的生產路徑，從而提升工業機器人的工作效率，確保工業機器人可以在沖壓自動化生產過程中安全可靠的運轉。由于工業生產包含了各種類型的自動化生產線，所以在系統運轉模式和操作流程上都有所不同，而沖壓自動化生產線與其他工業生產相比，在工序要求上更為復雜。在實際生產中，主要包含垛料、拆垛和板料對中等流程，在完成板料對中后，可以使用上料機器人進行放料操作，這樣可以大幅提升生產效率，確保后期沖壓操作順利進行。在結束沖壓操作后，仍然可以通過下料機器人進行取放料。由于不同生產工序要求不同，所以沖壓自動化生產的循環次數也有所不同。

3.2 控制系統設計

對于現代化工業生產而言，工業機器人的使用和引入已經是勢在必行，同時，工業機器人自動化生產線也在不斷的優化和完善，實用性和功能性也在不斷的增強。為了提升產品的生產質量，工業機器人在控制系統的設計方面也要積極的創新，而工位設計精度則決定了控制系統設計方案的可行性。舉例來說，在進行汽車車架生產過程中，首先要做的就是根據生產流程來進行控制系統設計，了解焊接工藝和施工標準，并根據實際工作標準要求確定焊縫和焊接點數量，從而使用相應數量的工業機器人進行生產加工。同時，為了滿足自動化生產需求，就要做好自動化操作系統編程。目前應用的編程方式有示教器編程和軟件離線標編程兩種，示教器編程指的是以機器人運動軌跡和運行路徑為基礎的一種編程語言，通過手動記錄的方法實現程序編程。軟件離線編程指的是通過計算機的建模和程序設計進行預先編程，最終通過技術人員的調試和試運行實現控制系統的設計。

3.3 自動化生產線操控系統

自動化生產線操控系統指的是以機器人設備為核心技術的自動化生產流水線。其實質是把自動化生產設備和自動化生產技術應用到機械設備生產過程中，并結合先進的網絡信息技術實現工業生產的智能化和數字化。自動化生產操控系統主要包含遠程控制方案、資源管理系統以及自動化柔性管理技術等。其中遠程控制方案，可以通過先進的通信系統技術、傳感技術等對機器人設備進行遠程操控，實現對整個生產系統的監測與管控，便于調節整個生產流程，為工業生產的高效運行提供有力支持，最終實現生產線自動化調節與控制。資源管理系統是整個工業自動化生產線的倉庫，構建了企業和制造工藝的連接橋梁，可以對工業生產技術進行實時更新和提升，有利于建立一條完善、精準的制造生產線，便于處理生產過程中的突發性臨時事件。由于工業生產企業生產流程復雜，所以，有必要使用自動化柔性管理技術來進行信息管理，工業機器人通過配備的信息輸入、輸出模塊提升整個管理系統的可靠性，確保信息管理系統實現高效、無縫銜接，便于對工業生產線進行開放性控制。

4 在自動化生產線中工業機器人的應用

4.1 焊接機器人

焊接機器人是工業機器人在自動化生產中應用的典型代表，目前經常使用的是弧焊焊接機器人和激光焊接機器人兩種。在工業生產領域中，汽車制造業是使用焊接機器人最多，也是使用效果最好的行業之一。由于在汽車生產過程中焊接點數量較多，如果繼續沿用傳統的人工焊接方式，不僅工作效率低，還會對工作人員身體健康和汽車質量產生一定的影響。而焊接機器人的使用，不但可以減少焊接工作人員的工作壓力，還能提升工作效率，降低生產成本。近年來，隨著焊接機器人的不斷發展成熟，在汽車制造等工業領域也得到了廣泛的領用，并且多年的實踐表明，工業機器人的使用大大提升了相關行業的生產水平。

4.2 裝配機器人

在工業自動化生產線中，裝配機器人也是重要的組成部分之一，它在生產過程中主要擔任了裝配的角色。裝配機器人相比較于其他工業機器人，在設計原理和組成結構方面有很大的不同，是一種更為高端的科技類產品。裝配機器人不僅利用了現代先進的微電子技術，還融合了通信技術和自動化技術等先進技術，所以如果對裝配機器人能夠科學合理的使用，就能大大提升工作準確度，有利于資源的整合利用。比如在汽車生產領域中，大量細小繁雜的零件在組裝過程中，如果使用裝配機器人，可以有效的提升工作效率，確保裝配準確度。如果使用人工裝配，那么就不可避免地會受到經驗和技術水平的影響，導致裝配工作產生誤差，不但影響了整體施工質量，還降低了生產加工效率。

4.3 搬運機器人

在自動化生產過程中，另一個經常使用的工業機器人就是搬運機器人，它可以實現快速的流水搬運作業。通常工業機器人有著較為靈活的安裝空間，但是搬運機器人與其他工業機器人相比，通常會安裝在末端執行器上，通過傳達不同的工作指令，來實現搬運的相關操作，這樣可以大大解放勞動力，在節約生產成本的同時提高搬運作業效率。除此之外，通過搬運機器人在各個領域中的應用，還能大大提升行業市場競爭力，為國家經濟的發展提供有力支持。

5 工業機器人自動化生產線技術的發展方向

隨著科學技術水平的不斷提升，工業機器人生產技術得到進一步的完善和優化，在制造業加工生產過程中具有顯著的應用優勢，使得工業機器人進入了新的發展階段。未來工業機器人將朝著更加智能化、自動化的方向發展，相關人員在工業機器人的研究方向將主要集中在柔性機器人技術和情感類智能機器人上。同時，云技術和虛擬技術的發展也將給工業機器人提供新的發展思路。也就是說，性能更加完備，技術水平更加優良的工業機器人將會應用到制造業加工生產中，為工業生產打造出一個全新的智能化時代。但是越來越多工業機器人的應用，將會導致越來越多的人面臨著失業問題，尤其是對于我國這樣人口眾多的國家來說，如何平衡好人工與工業機器人的競爭關系，將是當前社會發展面臨的主要問題之一。所以，要想使工業機器人自動化生產技術更好的發展，注重人與工業機器人的競爭，使兩者可以協同合作，促進社會發展進步。

6 結語

工業機器人在自動化生產中的應用已經勢在必行，它不但在一定程度上解放了勞動生產力，同時也給工業提供了一個新的發展方向。所以，在新時代的發展背景下，制造業應該充分利用工業機器人的自動化優勢，提升生產作業效率，以便為制造業的長久發展打好基礎。