工業機器人技術在智能制造領域中的應用

山東技師學院 馮可錚

現如今，我國制造領域呈現出迅猛發展，且急需產業化轉型。雖中國被譽為世界制造強國，但是制造技術有待持續提升，最終方才可真正地成了制造業大國。尤其在轉型途徑中，信息基礎設備的建造為勢必強化的方面，針對工業機器人了來講，歸屬于將來核心制造業中，且在將來智能制造行業中勢必承擔起更為主要的任務。針對工業智能裝備制造此領域，基本配套設施自身則為一臺工業智能機器人，如何達成工業生產管控效率的提升，及其產品安全性提高，主動展開過往工業生產線中的瑣碎任務，急需一臺工業智能機器人系統協助完工。文章率先講述了工業機器人在國內智能裝備制造有關行業的主要角色定位，隨后針對國內工業制造機器人在國內智能裝備加工生產有關行業使用中的實踐應用狀況實施了具體全面地闡述解析。

1 工業機器人概念闡述

機器人此定義早期就有定論，無論借助過往電視機，抑或者借助互聯網平臺，大眾針對機器人或多或少有大致了解，同時部分單一的機器人已投入應用在日常生活中。就目前來講，世界上暫時沒有針對機器人給出詳盡的統籌概念，但是大致整個定義狀況遵循的基礎準則完全類似，其部分細節方面有差異化。然而，國家標準化機構ISO簡要闡述了一個概念，即針對工業機器人闡述為工業機器人為能夠達成自動操控及其反復編程的具備數個自由度的及其各種功能的操控機器，能夠達成工具操控及其原料運輸，最后實現一連串操控工作。目前，絕大部分國家比較贊同此概念。從中不難發現，國內工業機器人技術仍處于初級階段，因此，將來工業機器人技術持續發展實踐中，此概念也會不斷獲得豐富。

國內機器人加工制作起步于20世紀中后期，經歷了數十年不懈努力發展，國內已擁有了數個獨有的工業機器人科研機構與單位。工業機器人絕大部分通過主體、驅動及其控制系統組成。其中主體部分包含了囊括機座、執行機構，及其臂、腕、手部，絕大多數機器人擁有三至六個運動自由度，其中腕部位置1至3個；驅動系統包含了動力裝置和傳統機構，可推動執行架構呈現效用；控制系統則為代表通過輸入程序面向驅動系統傳送執行機構給出的指令，針對其高效管理。詳盡工業機器人架構圖如圖1所示。

圖1 工業機器人構成Fig.1 Composition of industrial robots

2 根據工業機器人智能制造單元的硬件架構設計

依據工業機器人智能制造單元的設計實踐中，其中硬件架構設計為單元設計的根本，針對工業機器人智能化制造達成產生深遠影響。尤其在工業機器人智能制造單元設計中，急需依據工業機器人工業制造實踐狀況采取硬件系統的創建，而在一般工業加工制造實際中，智能制造單元基本程序牽扯到原料上下、制作、檢測及其分揀等功能。依據工業機器人智能制造單元設計中，具體硬件系統創建工作程序如圖2所示。隨后依據工業機器人智能制造單元設計硬件系統架構中，核心硬件架構包括了：總控系統、存儲單元、執行系統、加工系統、檢測系統、分揀單元以及相關輔助設施等。然而，在實踐設計中，整體操控系統通過PLC系統來完成，儲存單元即為制造系統自動料倉，工業機器人則為執行單元，工業生產線數控機床則為加工單元，CCD則為檢測單元。

圖2 工業機器人智能化制造工作程序流程圖表Fig.2 Flow chart of the working procedure of intelligent manufacturing of industrial robots

根據工業機器人智能制造單元硬件系統創建中，總控體系為硬件系統構建的核心要素。要想確保工業機器人加工制作的順利展開自動化，則需利用PLC控制系統來完成，借助PLC控制系統遠程操控和自動化操控，可完成針對硬件系統架構中執行、加工、分揀、倉儲、檢測等功能系統的通信與操控。尤其在實踐設計當中，利用西門子S7-1200系列PLC控制設施。存儲單元為工業機器人智能制造單元中的料倉架構，為工業生產原料及其料坯儲存位置。且儲存單元可依據總控體系命令，把有關原料推出，完成工業機器人生產中原料索取。執行單位為工業機器人，參照總控體系加工命令實施生產計劃。制作單元為工業生產的數控機床，參照工業制造的設計訴求實施工業制造計劃。尤其在實踐中，則篩選西門子828D當作制作單元的系統架構，可實現智能制造單元設計實踐訴求。打磨單元利用氣缸來達成操作，尤其在現代工業加工制造打磨系統設計中，借助工業機器人來完成。把工業機器人末端工具代替成為打磨系統，隨后利用系統編程，經過工業機器人完成針對零部件的打磨處置。分揀單元通過汽缸與傳遞系統協同構成，依據總控系統輸出命令針對傳統系統狀態實施操控，參照汽缸動作程序，把打磨好的零部件分揀開。檢測單元為參照針對零部件的檢測，把測試結論回饋到總控系統?？偪叵到y參照檢測結論信息針對汽缸實施操控，最終把不一樣的檢測信息零部件分別處置。

3 工業機器人在智能制造領域中的具體使用解析

3.1 焊接機器人在智能制造行業中投入使用

現階段，焊接機器人重點投入使用領域在汽車制造行業中，尤其為消聲器、底盤及其座椅骨架等焊接工作當中，利用焊接機器人對于汽車上的部分零件采取搭接及其角接，從而保證汽車整體安全性。比如：日本豐田汽車利用了點焊機器人，對比過往焊接技藝，加大提高了焊接品質，與此同時改進了焊接流水線，極大降低了整個生產線長度。當前眾多制造行業中，對于焊接位置精準度要求越來越高，基本設置了電弧傳感器及其激光傳感器等科學的設施，能夠針對焊接達成全自動的追蹤焊接成效，實施焊接過程中，可以將焊接軌跡及其焊接程序隨意自動變化。不僅如此，在鐵路機械及其船舶制造領域中牽涉面也非常廣。從而不難看出來，智能制造已成為將來發展的主流趨向，大量的精致化焊接任務需要通過焊接機器人來提供協助，最終達成工作任務。此外，按照性能指標劃分不同，可將機器人劃分為五大類型，即超大型焊接機器人、大型焊接機器人、中型焊接機器人、小型焊接機器人、超小型焊接機器人。如表1所示。

表1 不同焊接機器人功效Tab.1 Efficacy of different welding robots

3.2 搬運機器人在智能制造行業中的投入使用

伴隨著智能制造技術的深入，過往搬運機器人已不能勝任制造訴求，基于此，大量的創新型搬運機器人被開發出來，部分創新型搬運機器人被應用了大量先進科學技術，當中非常熟悉的則是六軸搬運機器人。目前，伴隨著科學技術水平的不斷提升，搬運機器人最大負荷能力也獲得了前所未有的提升。同時能夠實現垂直方向上5m范疇之內的多種搬運任務。近些年，國內所利用的大部分為并聯機器人，其可完成最大6個自由度，日常常見的是Delta機械手，其精密度較強，可以操控士0.1mm，畢竟研發較晚，以至于在搬運機器人此技術上，我國整體技術水平仍有滯后于國外等發達國家。

3.3 鋼鐵行業智能制造實踐中所采取的多種工業機器人

(1)自動拆捆機器人。在鋼鐵生產技藝中，冷軋帶鋼為借助鋼卷方法來完成制造的，其制作出鋼卷前，需要將其拆捆、開卷及其穿戴，隨后在增速到相對正常的速率實施加工制作。最終勢必會延長整體生產周期。隨后借助自動拆捆機器人可以致使前一道程序機組產生的鋼卷完成自動化的捆帶剪斷操控，并且針對自動拆捆機器人來講，機頭能夠完成旋轉操作機器橫向位移，同時能夠針對卷邊機器捆帶方位實施自動測定。把捆帶剪接完成之后，針對自動拆捆機器人來講，能夠把剪裁好的捆帶實施自動壓實，此時整體尺寸與體積被壓縮至最小化，隨后再自動卸掉廢棄材料中隨機處置。利用自動拆捆機器人，可以極大縮減整體工作流程時長，同時提升了整體操控安全性。

(2)自動取樣機器人。借助自動取樣機器人的應用，尤其在生產實踐中，可對于鋼板進行自動取樣操控及其打標記操控，針對自動取樣裝置來講，需借助4個立放樣板斗、一臺機器人、一個平方樣板斗、一套取樣貼標夾具及其平頭推出機構所組成。一般狀況下，針對自動取樣裝置來講，在機組取樣剪接之后，則會針對取樣小車內包含的試樣板實施貼標操控，隨后再把其運送至對應的料斗中。借助此種機器人應用，可以極大降低整體勞動強度，并且可極大提高品質進程中的操控平穩性。

(3)自動貼標簽機器人。一般情況下，針對冷軋制造技藝程序來講，鋼卷實施打捆操控之后，鋼卷會隨著鋼卷小車一并送至對應的貼標工臺上，此時，自動貼標簽機器人會收到命令。隨后逐步開始標簽打印、拾取及其粘貼操控。此種機器人借助真空原理針對標簽實施吸附，且也可把鋼卷寬度及其直徑大小核算出來，隨后貼標頭機械臂則會立刻位移到需要采取貼標的平臺，緊接著吸附有標簽的貼標頭則會率先壓在急需貼標的位置，隨后借助輥輪把標簽整平，此時標簽已經貼在對應位置上。隨后機器人則會返回最初初始狀態。利用此種機器人，可以極大地完成整體貼標程序的智能化操控工作。

4 結語

總而言之，隨著機器人技術的突飛猛進，工業機器人隨之在智能制造行業中應用越來越寬泛，其中仿生學在機器人的投入使用中，可讓機器人模仿人類的精細化動作，進一步實現傳統制造行業中需手工操控的一連串的工作內容，從而提升焊接質量，確保整體智能制造生產效率。不難看出，將來工業機器人勢必成了制造加工流水線的主打，其在智能制造行業中做出突出貢獻。