工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用

汪永超 唐浩

摘 要：在現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)中，自動(dòng)化成為發(fā)展的必然趨勢，工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用正式步入自動(dòng)化的標(biāo)志。在工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程中經(jīng)歷了很多曲折的過程，但是日益發(fā)展的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)給生產(chǎn)力帶來了極大的提高，所以說大力鼓勵(lì)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于制造業(yè)是十分有必要的。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；制造業(yè)；應(yīng)用

隨著現(xiàn)代科技的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)也實(shí)現(xiàn)了巨大的飛躍，從原先的手動(dòng)操作發(fā)展到半自動(dòng)化操作，直到現(xiàn)在基本實(shí)現(xiàn)了全自動(dòng)化的程序化操作。工業(yè)機(jī)器人是由原來的多關(guān)節(jié)機(jī)械手或者是能夠作為一種具有足夠自由度的工具，逐步融入現(xiàn)在自動(dòng)化和智能化實(shí)際理念，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化的高級可操作性的制造業(yè)不可或缺的“勞動(dòng)力”。而且就目前的發(fā)展趨勢來看，還會(huì)向著更加高級的方向發(fā)展，也就是工業(yè)機(jī)器人會(huì)在以后的制造業(yè)中占據(jù)更加重要的地位，應(yīng)用也越來越廣泛。

1 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

在現(xiàn)代制造業(yè)中使用的機(jī)器人已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)了程序的半自動(dòng)化操作，也就是只需要操作人員輸入正確的運(yùn)行代碼，工業(yè)機(jī)器人就可以準(zhǔn)確的完成對應(yīng)的生產(chǎn)任務(wù)。在工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展初期，它的設(shè)計(jì)理念來源于模仿人類的手臂，再加入固定結(jié)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，使用適合的材料對工作部位進(jìn)行設(shè)計(jì)，就形成了簡單的原始機(jī)器人；后來，隨著使用要求的不斷提高和人類設(shè)計(jì)理念的不斷創(chuàng)新加入了執(zhí)行系統(tǒng)和智能化、自動(dòng)化的操作系統(tǒng)?，F(xiàn)在正在投入使用的一般有3～6個(gè)自由度，通常情況下腕部機(jī)器人有1～3個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度；動(dòng)力裝置和傳動(dòng)結(jié)構(gòu)組成機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；操作系統(tǒng)負(fù)責(zé)執(zhí)行設(shè)計(jì)者編入的確定運(yùn)行程序，通過輸入、輸出信號進(jìn)行控制。

1.2 理論建設(shè)

雖然工業(yè)機(jī)器人的工作程序相對簡單，但是設(shè)計(jì)所需要涉及的學(xué)科知識既有大學(xué)的基礎(chǔ)課包括應(yīng)用力學(xué)基礎(chǔ)、線性代數(shù)、機(jī)械設(shè)備基礎(chǔ)等，也包括許多大學(xué)專業(yè)必修課，例如機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)電一體化、自動(dòng)化理論基礎(chǔ)等。而且在機(jī)械設(shè)備的懸臂式機(jī)器人還用到運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)、工業(yè)機(jī)器人樣本的物理參數(shù)設(shè)計(jì)，以及操作軌跡的規(guī)劃、操作方法的控制方式與技術(shù)理論方法。在前沿的科研實(shí)驗(yàn)任務(wù)重，工業(yè)機(jī)器人也擔(dān)任重要的攻堅(jiān)任務(wù)，例如深海內(nèi)的科研任務(wù)，在初步的登月計(jì)劃上所用的先進(jìn)機(jī)器人也是有工業(yè)機(jī)器人發(fā)展來的。

2 在制造業(yè)中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在傳統(tǒng)制造業(yè)

在傳統(tǒng)的制造業(yè)中，由于技術(shù)水平的限制存在危險(xiǎn)和惡劣環(huán)境的工作，同時(shí)也會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)一些單調(diào)乏味、復(fù)雜冗長的機(jī)械式作業(yè)，在這些人們所不喜歡的工作中應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人是一個(gè)一舉兩得的方法。益處之一是解脫了在這些環(huán)境中苦苦掙扎的人類工作者，對于沒有神經(jīng)的鋼鐵工作中不會(huì)出現(xiàn)懈怠情緒；益處之二是工業(yè)機(jī)器人的工作效率和操作準(zhǔn)確度比容易受環(huán)境影響的人類工作者高的多。這主要表現(xiàn)在許多危險(xiǎn)環(huán)境的工作，例如高壓、熱處理或者有毒物料搬運(yùn)等。當(dāng)下在傳統(tǒng)制造業(yè)中使用最多的就是焊接機(jī)器人的使用，大大提高了工作效率，還極大地保障了工人的安全。在與傳統(tǒng)人力人工勞動(dòng)力相比，工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢越來越大，在智能信息化和新材料不斷應(yīng)用下，在較小的工作空間里就能實(shí)現(xiàn)較高靈活性的復(fù)雜工藝操作，這在以前是不能想象的，而且工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多品種、小批量的生產(chǎn)，制造業(yè)公司老板也對這些不休假、不受傷、不停工作的“鋼鐵戰(zhàn)士”越來越喜歡，但是，受此大環(huán)境的影響，一些原本靠人力的行業(yè)開始大量裁員，例如紡織業(yè)、造紙業(yè)等，造成了大量的勞動(dòng)力提前退休，也是有一定的社會(huì)弊端的，需要進(jìn)行論證的看問題。

2.2 工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在現(xiàn)代制造業(yè)

工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)代制造業(yè)中的應(yīng)用尤其表現(xiàn)在石油化工、冶金采礦和航空航天、醫(yī)藥生化等高科技行業(yè)，以及一些常見的日用品洗衣清潔等服務(wù)行業(yè)。尤其常見的就是水下機(jī)器人和高壓線機(jī)器人，以前海底種植是一件很費(fèi)勁的事，自從水下機(jī)器人問世以后，海地種植變得簡單易操作而且省時(shí)省力；對于電力公司來說巡線也是一件比較辛苦的工作，高壓機(jī)器人的使用讓這項(xiàng)工作變得安全省時(shí)，在地面操作機(jī)器人比親身爬上去檢修確實(shí)方便很多。航空航天行業(yè)的機(jī)器人最為高新科技，經(jīng)過一批批專業(yè)科學(xué)家的多年鉆研通力合作發(fā)明的智能機(jī)器人，基本實(shí)現(xiàn)了科學(xué)家在地球上就可以控制在宇宙中或其他星球上的工業(yè)機(jī)器人完成收集和科研任務(wù)。在食品醫(yī)藥行業(yè)，衛(wèi)生生產(chǎn)的環(huán)境要求比較高，為了減少人為因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響，因此高衛(wèi)生規(guī)格和高操作精準(zhǔn)度的工業(yè)機(jī)器人可以大展身手，既能滿足行業(yè)對生產(chǎn)環(huán)境的規(guī)定，又能在一定程度上提高生產(chǎn)效率。

3 工業(yè)機(jī)器人的未來

二十一世紀(jì)，科學(xué)技術(shù)日新月異，各種新材料應(yīng)用于實(shí)踐生產(chǎn)中，世界各國也將機(jī)器人技術(shù)列入未來重要的發(fā)展領(lǐng)域，尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及電子科技的進(jìn)步，結(jié)合機(jī)械操作提高機(jī)器人的可操作性和操作精度，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的全自動(dòng)化指日可待。使用工業(yè)機(jī)器人雖然使一部分人失去了工作，可是從企業(yè)家和依然在職的員工方面來看，都是有很大益處的。對于企業(yè)家來說，高效率低成本的生產(chǎn)才是實(shí)現(xiàn)利潤最大化的最直接的方式，對于在職員工來說，工業(yè)機(jī)器人可以代替工人進(jìn)行體力勞動(dòng)，也是值得慶幸的，退一步來說，企業(yè)裁員優(yōu)勝劣汰，這對于全體員工都是一種變相的鼓勵(lì)，逆水行舟不進(jìn)則退，在現(xiàn)代社會(huì)里，必須保持這樣的警惕。對于企業(yè)自身來說，逐步提高的產(chǎn)品的質(zhì)量和產(chǎn)量，對于全體員工都是一種肯定，都是自身價(jià)值的實(shí)現(xiàn)。

4 結(jié)論

制造業(yè)對工業(yè)機(jī)器人的需求本身就是新的市場點(diǎn)，尤其是具有智能化的高科技工業(yè)機(jī)器人，隨之性能多元化的發(fā)展，生產(chǎn)水平不斷提高，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化全自動(dòng)機(jī)器人的生產(chǎn)模式是企業(yè)的不斷追求，對于操作可靠性、穩(wěn)定性的提高是制造工業(yè)機(jī)器人的不斷追求。多功能機(jī)器人的開發(fā)也是一個(gè)新的方向，可以同時(shí)具備多功能工藝操作可以促進(jìn)工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的使用。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡介：汪永超（1991-），男，湖北天門人，研究方向：機(jī)械電子技術(shù)。