工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)行業(yè)的應(yīng)用

姚翀

摘要在當(dāng)前經(jīng)濟(jì)全球化的社會(huì)中，汽車行業(yè)在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力越來(lái)越大，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用有效地保證了工業(yè)自動(dòng)化、柔性化的需求。機(jī)器人在汽車生產(chǎn)制造中的地位越來(lái)越高，它是根據(jù)自身的動(dòng)力和控制能力來(lái)完成汽車制造中不同環(huán)節(jié)的生產(chǎn)，其可通過(guò)人工智能技術(shù)制定行動(dòng)原則。文章通過(guò)分析機(jī)器人在汽車制造行業(yè)的應(yīng)用和在汽車生產(chǎn)中存在的問題進(jìn)行分析，全面了解工業(yè)機(jī)器人對(duì)汽車生產(chǎn)行業(yè)的影響。

關(guān)鍵詞工業(yè)機(jī)器人；汽車生產(chǎn)；應(yīng)用；焊接

中圖分類號(hào)：TP242 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-7597（2014）11-0007-01

工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)中占著重要地位，尤其是汽車行業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人能夠自主動(dòng)作，廣泛應(yīng)用到不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)，其常配有機(jī)械手、刀具等其他便于裝配的生產(chǎn)工具。方便快捷進(jìn)行生產(chǎn)，同時(shí)可以代替在低溫、高溫、有毒等惡劣環(huán)境下的工作，代替人完成繁重、單調(diào)重復(fù)的生產(chǎn)，保證了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了生產(chǎn)效率。

1機(jī)器人的主要應(yīng)用

通常情況下，工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)中扮演著裝配工、操作工、焊接工等角色，主要應(yīng)用有焊接、涂膠、弧焊、噴涂等。機(jī)器人的主要特點(diǎn)有以下幾點(diǎn)。

1）能在惡劣的環(huán)境下代替人生產(chǎn)，尤其是在危險(xiǎn)的軍事領(lǐng)域和核工業(yè)領(lǐng)域的工作中，減小了安全隱患，例如，核工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備中的檢驗(yàn)和維修機(jī)器人。

2）人類對(duì)未知領(lǐng)域探索所用到的機(jī)器人，或者只有機(jī)器人才能工作的行業(yè)，例如航天衛(wèi)星回收時(shí)所用的操作臂，深海采礦和打撈的海洋采撈機(jī)器人。

3）自動(dòng)化領(lǐng)域生產(chǎn)所用機(jī)器人主要體現(xiàn)在機(jī)床、下料、點(diǎn)焊和噴漆上，在電氣汽車制造等方面都有著重要影響。

4）節(jié)約人力和提高企業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在生產(chǎn)中可以保證產(chǎn)品的準(zhǔn)確性、可靠性和一致性。

在汽車生產(chǎn)中應(yīng)用有以下幾點(diǎn)體現(xiàn)。

1）焊接機(jī)器人。點(diǎn)焊機(jī)器人主要負(fù)責(zé)汽車生產(chǎn)的點(diǎn)焊作業(yè)，多在焊接車體薄板件時(shí)使用，據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛汽車車身約有3000-4000個(gè)焊點(diǎn)。其中有60%是點(diǎn)焊機(jī)器人負(fù)責(zé)，尤其是在大批量汽車生產(chǎn)線上，所用點(diǎn)焊機(jī)器人數(shù)量能達(dá)到150多臺(tái)。手工焊接對(duì)工作人員有很大傷害，并不能保證焊接質(zhì)量。機(jī)器人工作性能體現(xiàn)于安裝面積小，工作空間大，在保證定位高精度（±0.25 mm）下，可以小節(jié)距的實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)定位，持重力可達(dá)到490-980 N，示教簡(jiǎn)單，同時(shí)保證了焊接節(jié)點(diǎn)質(zhì)量。

2）弧焊機(jī)器人?；『笝C(jī)器人多數(shù)應(yīng)用在多塊金屬連續(xù)結(jié)合處的焊縫工藝，可以完成自動(dòng)送絲，熔化電極并能在氣體保護(hù)條件下進(jìn)行焊接，其應(yīng)用范圍很廣，同時(shí)，弧焊機(jī)器人應(yīng)包括焊接復(fù)配裝置系統(tǒng)。

弧焊機(jī)器人的生產(chǎn)性能要求主要體現(xiàn)在焊槍跟蹤時(shí)的焊道運(yùn)動(dòng)，要不斷填充金屬以形成焊道，同時(shí)還要保證運(yùn)動(dòng)時(shí)速度軌跡和穩(wěn)定性。通常焊接速度范圍為5-50 mm/s，運(yùn)動(dòng)軌跡約取±（0.2～0.5）mm。為縮小焊槍姿態(tài)對(duì)焊縫質(zhì)量的影響，應(yīng)擴(kuò)大焊槍的可調(diào)范圍。

3）裝配機(jī)器人。據(jù)統(tǒng)計(jì)，裝配勞動(dòng)量在產(chǎn)品生產(chǎn)勞動(dòng)量中占50%-60%的比例，在嚴(yán)格要求的生產(chǎn)車間要求更高，多的能達(dá)到70%-80%，尤其是現(xiàn)代汽車對(duì)零件的精度和速度有著越來(lái)越高的要求，小到車門、儀表盤、車燈等，大到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等裝配工作，機(jī)器人都能勝任，同時(shí)相比較一般機(jī)器人而言，裝配機(jī)器人有著精度高、柔性好、工作空間小、能和其他相關(guān)系統(tǒng)或設(shè)備配合使用等特點(diǎn)，大大提高了裝配效率。用裝配機(jī)器人完成自動(dòng)化裝配已成為必然。

4）噴漆機(jī)器人。噴漆機(jī)器人主要完成汽車車體外表面的噴漆，家電產(chǎn)品和汽車所用塑料制品，影響著汽車的整體效果。噴漆機(jī)器人在使用環(huán)境和動(dòng)作要求上的特點(diǎn)有：①工作環(huán)境中含有易燃易爆的噴漆劑蒸汽；②在沿軌跡高速運(yùn)行點(diǎn)便為作業(yè)點(diǎn)；③多數(shù)噴漆機(jī)器人都是被搭載在傳送帶上，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)噴漆。

機(jī)器人在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用除以上幾點(diǎn)外，還有搬運(yùn)機(jī)器人、涂膠機(jī)器人、液體物質(zhì)填充加機(jī)器人等。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，機(jī)器人在汽車生產(chǎn)應(yīng)用中不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)中占的比例不同：弧焊占其16%、物料搬運(yùn) 占其13%、點(diǎn)焊占其15%、組裝占其22%、噴漆、沖壓、鑄造各占其3%、此外還有上料卸料、拋光打磨、檢測(cè)等均沾15%左右。由此可見機(jī)器人在汽車生產(chǎn)中的重要性。

2機(jī)器人在汽車生產(chǎn)中存在的問題

目前，機(jī)器人在汽車應(yīng)用多，導(dǎo)致出現(xiàn)的問題也有很多，例如，標(biāo)準(zhǔn)繁多，不同廠家生產(chǎn)設(shè)備的搭配和通訊困難；電氣設(shè)備中不同元件受到不同溫度、濕度等環(huán)境影響，出現(xiàn)故障；機(jī)器人傷害到人等問題，其中涉及到技術(shù)性問題主要有以下幾點(diǎn)。

1）位置偏移后重新示教。在焊接機(jī)器人在進(jìn)行焊接作業(yè)時(shí)，如果受到外力碰撞發(fā)生位置偏移，必須要在線示教后方可運(yùn)行，此過(guò)程會(huì)占用大量的生產(chǎn)時(shí)間，同時(shí)還會(huì)出現(xiàn)意外情況。此類機(jī)器人在今后的發(fā)展中，如果采用先進(jìn)的智能計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真，將會(huì)大大提高其工作水平。

2）機(jī)器人焊縫跟蹤。焊縫跟蹤是反映焊縫質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)。示教在線型機(jī)器人在工作中，若焊縫發(fā)生細(xì)微變化而沒有及時(shí)跟蹤反饋將會(huì)影響焊縫質(zhì)量。有效的運(yùn)用新型智能技術(shù)，動(dòng)態(tài)跟蹤焊縫質(zhì)量將對(duì)焊縫的可靠性和穩(wěn)定性有所保障。在要求較高的自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線上，可以使用靈活的機(jī)器人攜帶專業(yè)的檢測(cè)裝置對(duì)焊縫檢測(cè)，還可對(duì)其進(jìn)行離線編制和示教等。

3）機(jī)器人與生產(chǎn)設(shè)備障礙物發(fā)生碰撞。機(jī)器人在工作中會(huì)和工作設(shè)備和工位等障礙物發(fā)生碰撞，尤其是現(xiàn)代企業(yè)的工作空間狹小，設(shè)備眾多的情況下，出現(xiàn)這種現(xiàn)象的主要原因是機(jī)器人缺乏信息交換。當(dāng)前一般采用外部I/O信號(hào)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息交換，其檢測(cè)只是以其中一個(gè)點(diǎn)來(lái)測(cè)量，即在某一工序中通過(guò)交換信號(hào)來(lái)確定是否要進(jìn)行下一步工作，并非在一個(gè)區(qū)域中持續(xù)檢測(cè)各個(gè)環(huán)節(jié)的狀態(tài)。檢測(cè)不徹底難免會(huì)致使機(jī)器人在的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生錯(cuò)位或者其信號(hào)不正常交換后，情況失控。

3工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和相關(guān)問題的應(yīng)對(duì)措施

我國(guó)工業(yè)機(jī)器人發(fā)展的時(shí)間相對(duì)較短，在今后的發(fā)展中，可以優(yōu)化以下幾點(diǎn)。

1）對(duì)機(jī)器人內(nèi)部控制系統(tǒng)的控制語(yǔ)言和保證其正常運(yùn)行的操縱模塊進(jìn)行優(yōu)化。

2）對(duì)機(jī)器人相互通信的借口進(jìn)行統(tǒng)一。

3）提高機(jī)器人的自我保護(hù)。

4）對(duì)人和機(jī)器人之間進(jìn)行和諧調(diào)配。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)汽車行業(yè)的迅猛發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)中的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越多，在質(zhì)量、效率、數(shù)量、安全方面都會(huì)有著很大的提高，在生產(chǎn)中所暴露的相關(guān)問題也會(huì)增多，有效地對(duì)機(jī)器人進(jìn)行研發(fā)和優(yōu)化將會(huì)使機(jī)器人發(fā)展的道路更加寬敞。

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