工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)應(yīng)用趨勢(shì)及維護(hù)

李鐵鑫

（內(nèi)蒙古君正能源化工集團(tuán)股份有限公司，內(nèi)蒙古烏海 016000）

0 引言

與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)起步較晚，但近年來(lái)在自動(dòng)化、智能化技術(shù)日漸進(jìn)步的背景下，我國(guó)的機(jī)器人技術(shù)取得了卓越發(fā)展成就，并在很多生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用效果非常突出?，F(xiàn)階段，隨著工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，工業(yè)機(jī)器人已然成為了一些大型工業(yè)企業(yè)的重要生產(chǎn)要素，承擔(dān)了部分人工作業(yè)，減少了人工投入，轉(zhuǎn)變了生產(chǎn)方式，推進(jìn)了工業(yè)現(xiàn)代化。但是在使用工業(yè)機(jī)器人時(shí)，必須要做好相應(yīng)的維護(hù)工作，使之保持最佳的運(yùn)行狀態(tài)。

1 工業(yè)機(jī)器人的概念及特點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器人中集成了多種現(xiàn)代技術(shù)，具有學(xué)科綜合性和交叉性，包含機(jī)械、電子、控制和通信技術(shù)以及人工智能、傳感器等技術(shù)，是現(xiàn)代化發(fā)展的產(chǎn)物。隨著技術(shù)的日漸進(jìn)步，現(xiàn)在有很多種的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)具備了行走能力，這是當(dāng)前及未來(lái)發(fā)展的一大方向，已經(jīng)有很多的工業(yè)機(jī)器人具備了行走、感知和環(huán)境適應(yīng)能力。在實(shí)際應(yīng)用中，工業(yè)機(jī)器人主要有以下3 個(gè)特征。

（1）可編程。工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)自動(dòng)化更高層次的發(fā)展趨勢(shì)就是柔性啟動(dòng)化，在智能化技術(shù)快速發(fā)展的過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人的環(huán)境適應(yīng)能力越來(lái)越強(qiáng)，系統(tǒng)內(nèi)的相關(guān)模塊可以根據(jù)運(yùn)行的實(shí)際需求來(lái)進(jìn)行編程，這一特點(diǎn)使得工業(yè)機(jī)器人在小批量、多品種的柔性制造過(guò)程中的作用凸顯[1]。

（2）擬人化。在設(shè)計(jì)理念上，工業(yè)機(jī)器人正是根據(jù)人的思維來(lái)進(jìn)行的，這樣工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)功能和性能非常突出，可以模擬人的很多行為和動(dòng)作。例如，大臂、小臂和手腕等使工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)作更為靈活，且在其中還包含了多種傳感器，通過(guò)這些傳感器來(lái)完成對(duì)信息的采集、分析工作，可以更為有效地控制工業(yè)機(jī)器人的行動(dòng)。

（3）通用性。工業(yè)機(jī)器人的功能非常多樣化，這使其在工業(yè)生產(chǎn)的不同作業(yè)環(huán)節(jié)都具有良好的適用性。

2 工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1 焊接機(jī)器人

工業(yè)生產(chǎn)中有非常多的焊接作業(yè)，焊接工藝的類(lèi)型繁多，再加上焊接要求有所不同，使得焊接作業(yè)難度非常大，而焊接機(jī)器人多用于焊接作業(yè)環(huán)節(jié)，能夠保障焊接的質(zhì)量。根據(jù)焊接工藝的不同，焊接機(jī)器人可以分為不同的種類(lèi)，比較典型的有弧焊機(jī)器人、激光焊接機(jī)器人和點(diǎn)焊機(jī)器人，總體上點(diǎn)焊和弧焊機(jī)器人的應(yīng)用范圍更廣。在汽車(chē)生產(chǎn)和制造領(lǐng)域，焊接機(jī)器人的應(yīng)用最多，保障了汽車(chē)生產(chǎn)、制造的效率和質(zhì)量[2]。有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，一輛整車(chē)中有約4000 個(gè)焊接點(diǎn)，每個(gè)焊接點(diǎn)都有著不同的工藝要求，使用焊接機(jī)器人可以在一定程度上避免傳統(tǒng)手工焊接造成的焊接質(zhì)量問(wèn)題，最大限度地保障焊接效果。焊接機(jī)器人在改變傳統(tǒng)手工焊接的基礎(chǔ)上，還減小了焊接工藝對(duì)周邊環(huán)境造成的不利影響。

2.2 裝配機(jī)器人

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，裝配機(jī)器人主要負(fù)責(zé)各種裝配作業(yè)，能夠大大減少在裝配方面的人力資源投入。從技術(shù)角度來(lái)看，裝配機(jī)器人具有機(jī)電一體化的特征，集成了光學(xué)、機(jī)械、微電子、自動(dòng)控制等多種高新技術(shù)，正是由于這些技術(shù)的支持，使得裝配機(jī)器人的功能和附加值都非常高。在裝配領(lǐng)域，裝配機(jī)器人發(fā)揮了其高精度和柔性化的優(yōu)勢(shì)，可以與其他的生產(chǎn)系統(tǒng)和模塊有效配合，在電器制造領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)勢(shì)非常明顯[3]。汽車(chē)的安裝過(guò)程中也用到很多裝配機(jī)器人，它們有著嚴(yán)格的精度和速度標(biāo)準(zhǔn)，以充分滿足小配件裝配的實(shí)際需求，克服傳統(tǒng)人工裝配的弊端和局限性。車(chē)門(mén)、儀表盤(pán)和車(chē)燈、電池等的安裝工作，也可以利用裝配機(jī)器人來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2.3 搬運(yùn)機(jī)器人

搬運(yùn)機(jī)器人的基本功能就是搬運(yùn)，它們?cè)谏a(chǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用使得搬運(yùn)工作實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化操作，提升了搬運(yùn)的效率。在搬運(yùn)機(jī)器人上安裝有不同類(lèi)型的末端執(zhí)行器，就可以使搬運(yùn)呈現(xiàn)出多樣化的狀態(tài)。隨著搬運(yùn)機(jī)器人功能的日趨完善，其在很多的領(lǐng)域的應(yīng)用效果都十分突出，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性和通用性，可以完全取代傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)作業(yè)。

2.4 檢測(cè)機(jī)器人

在生產(chǎn)領(lǐng)域，工業(yè)產(chǎn)品都需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的檢驗(yàn)后才能投入市場(chǎng)交易，產(chǎn)品檢測(cè)的難度非常大。而檢測(cè)機(jī)器人可以取代人工檢測(cè)來(lái)進(jìn)行各種產(chǎn)品的質(zhì)量、性能檢測(cè)。例如，在很多工業(yè)流水線中，檢測(cè)機(jī)器人可以利用視覺(jué)、光感和觸感等多種類(lèi)型的傳感器來(lái)完成產(chǎn)品的檢測(cè)任務(wù)。

3 工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

3.1 機(jī)器人的操作機(jī)構(gòu)

智能化技術(shù)的進(jìn)步使得工業(yè)機(jī)器人具有了更為突出的操作功能和性能，經(jīng)由相應(yīng)的技術(shù)操作，完全可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)領(lǐng)域的技術(shù)優(yōu)化和創(chuàng)新。操作機(jī)構(gòu)是當(dāng)前及未來(lái)技術(shù)創(chuàng)新的一個(gè)重要方向，在不斷進(jìn)步中，工業(yè)機(jī)器人的操作機(jī)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了明顯轉(zhuǎn)變，傳統(tǒng)的操作機(jī)構(gòu)主要為平行四邊形，而當(dāng)前以開(kāi)鏈?zhǔn)綖橹?，在這種類(lèi)型的操作機(jī)構(gòu)下，工業(yè)機(jī)器人能更加符合各種條件下的操作需求，也就擴(kuò)展了其應(yīng)用范圍和空間?，F(xiàn)階段的工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)，更傾向于采用軸關(guān)節(jié)一體化設(shè)計(jì)。

3.2 機(jī)械設(shè)備的控制系統(tǒng)

控制系統(tǒng)開(kāi)放化、網(wǎng)絡(luò)化和標(biāo)準(zhǔn)化的發(fā)展方向越來(lái)越突出，這一發(fā)展方向主要是為了迎合當(dāng)前在生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)I(yè)機(jī)器人人性化設(shè)計(jì)的要求，只有保障了控制系統(tǒng)的開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化，才可以使得工業(yè)機(jī)器人具有更為突出的功能和性能，能夠滿足人機(jī)界面交互性的要求?，F(xiàn)代化的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念下，要求相關(guān)設(shè)計(jì)人員要以語(yǔ)言、圖形變界面的操作方式，使整體的操作更為便捷與高效。

3.3 工業(yè)機(jī)器人的傳感系統(tǒng)

在工業(yè)生產(chǎn)和加工領(lǐng)域，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可以解決一些復(fù)雜、高精度產(chǎn)品加工和制造方面的問(wèn)題，由于工業(yè)機(jī)器人并不具有人腦的自行分辨能力，就需要利用傳感系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來(lái)進(jìn)行產(chǎn)品的分析與定位，以保障操作的正確性。一些工業(yè)機(jī)器人中所使用的傳感系統(tǒng)是以顏色來(lái)辨別位置的，當(dāng)然，也包含了一些激光感應(yīng)裝置和電子感應(yīng)裝置，通過(guò)這些裝置中的感應(yīng)模塊，操作系統(tǒng)就可以自動(dòng)進(jìn)行編程與操作控制，傳感系統(tǒng)的優(yōu)化使得工業(yè)機(jī)器人具備了更高的自我辨識(shí)能力，也就可以應(yīng)對(duì)各種復(fù)雜的加工程序。

4 工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)措施

4.1 常見(jiàn)的維護(hù)和保養(yǎng)措施

4.1.1 運(yùn)行前的維護(hù)

工業(yè)機(jī)器人在高強(qiáng)度的使用過(guò)程中也可能會(huì)面臨失效、操作錯(cuò)誤等問(wèn)題，針對(duì)這些情況，在使用之前需開(kāi)展相應(yīng)的維護(hù)，有關(guān)部門(mén)需在正常的使用之前，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的每一個(gè)設(shè)備部件，尤其是軸電機(jī)剎車(chē)加以檢查，檢查在電機(jī)關(guān)閉的狀態(tài)下，電機(jī)軸是否還在其原本位置上。通常情況下，剎車(chē)性能比較好的工業(yè)機(jī)器人在使用過(guò)程中，即使處于電機(jī)關(guān)閉的狀態(tài)下，電機(jī)軸也依舊可以保持在原有的位置上，如果存在位置的偏移，就需要進(jìn)行剎車(chē)的維修。在工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)檢的過(guò)程中，嚴(yán)禁對(duì)控制系統(tǒng)中的相關(guān)運(yùn)動(dòng)參數(shù)加以調(diào)整。

4.1.2 工作中的維護(hù)

工業(yè)機(jī)器人在使用過(guò)程中的維護(hù)要結(jié)合機(jī)器人使用的具體情況來(lái)進(jìn)行，專(zhuān)業(yè)的維護(hù)人員要密切關(guān)注工業(yè)機(jī)器人監(jiān)控信號(hào)、氣動(dòng)、液壓、保險(xiǎn)裝置、儀表指示等情況，只有密切關(guān)注這些情況，所制定的維護(hù)手段才是最為有效的。在工業(yè)機(jī)器人處于工作狀態(tài)下的維護(hù)工作中，企業(yè)必須要安排專(zhuān)人來(lái)負(fù)責(zé)，對(duì)系統(tǒng)中所采集到的各種運(yùn)行數(shù)據(jù)加以分析，當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常數(shù)據(jù)時(shí)，要及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的分析，從中獲得故障類(lèi)型、部位和原因等，盡快恢復(fù)工業(yè)機(jī)器人的最佳運(yùn)行狀態(tài)。

4.2 一般維護(hù)與保養(yǎng)時(shí)間

工業(yè)機(jī)器人的一般維護(hù)屬于常規(guī)性的維護(hù)手段，要求有關(guān)的維護(hù)與管理人員需在此過(guò)程中定期對(duì)機(jī)器人設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng)，根據(jù)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行條件要求，適當(dāng)對(duì)環(huán)境、溫度和強(qiáng)度等加以優(yōu)化，基本上在每天的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)行結(jié)束以后，就需要開(kāi)展一次的維護(hù)工作，做好清潔處理，及時(shí)更換濾布和電池，對(duì)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和控制器風(fēng)扇加以清理。

4.3 本體維護(hù)與保養(yǎng)

工業(yè)機(jī)器人的本體維護(hù)與保養(yǎng)工作中，重點(diǎn)要對(duì)相關(guān)的零部件加以檢查與維護(hù)，而從事這一維護(hù)與保養(yǎng)工作的人員，必須要具備足夠的維護(hù)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，能夠通過(guò)看、聞、聽(tīng)、檢測(cè)等多種手段，進(jìn)行全面的維護(hù)與保養(yǎng)。

5 結(jié)語(yǔ)

目前，工業(yè)機(jī)器人在很多的生產(chǎn)、制造和加工領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用，由于具有自動(dòng)化和智能化的特征，其在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中取代了部分的人工作業(yè)。在技術(shù)不斷發(fā)展的今天，工業(yè)機(jī)器人的功能逐步提升，未來(lái)將有巨大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>