工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用

煙臺(tái)汽車(chē)工程職業(yè)學(xué)院 王德蘭

隨著工業(yè)機(jī)器人的不斷發(fā)展，其在制造業(yè)的應(yīng)用也發(fā)展出新的形式，并改變了制造業(yè)的發(fā)展方向。以智能制造作為工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用和價(jià)值發(fā)揮的重要場(chǎng)地，實(shí)現(xiàn)制造的智能化和自動(dòng)化，對(duì)于提高制造質(zhì)量和制造效果都產(chǎn)生了積極影響。探索工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用，離不開(kāi)對(duì)兩者結(jié)合形式和應(yīng)用模式的分析，下面展開(kāi)詳細(xì)的論述。

1 工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用模式

據(jù)有關(guān)調(diào)查顯示，我國(guó)目前智能制造中工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用可以根據(jù)功能的不同而劃分為自動(dòng)拆捆、自動(dòng)取樣、自動(dòng)貼簽以及無(wú)人行車(chē)等四個(gè)角度，并逐漸覆蓋了智能制造的多個(gè)領(lǐng)域。下面針對(duì)其具體的應(yīng)用展開(kāi)分析。

1.1 自動(dòng)拆捆功能

自動(dòng)拆捆功能作為工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，其在智能制造中主要體現(xiàn)在一些冷軋帶鋼的生產(chǎn)方式，在開(kāi)始生產(chǎn)之前剪斷捆綁鋼卷的捆帶，跳過(guò)人力操作，直接進(jìn)行開(kāi)卷和穿帶處理，節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間、提高生產(chǎn)效率。這種工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用，具有360°旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的效果，可以實(shí)現(xiàn)在多個(gè)方面自動(dòng)識(shí)別并切割鋼卷捆帶。同時(shí)，工業(yè)機(jī)器人還可以將拆卸完的捆帶進(jìn)行處理和壓縮，變成最小尺寸的捆帶投入廢料當(dāng)中，從而提高了對(duì)廢料的處理效果?？梢哉f(shuō)，工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)拆捆功能不僅能滿(mǎn)足制造業(yè)生產(chǎn)的需要，跟上生產(chǎn)的腳步，還可以降低人力剪捆的危害性，提高生產(chǎn)的安全性。

1.2 自動(dòng)取樣功能

調(diào)查顯示，工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)取樣功能的應(yīng)用是集合了多個(gè)操作行為的設(shè)計(jì)，其在鋼板制造的應(yīng)用當(dāng)中，包括了自動(dòng)取樣、標(biāo)記識(shí)別兩個(gè)過(guò)程。自動(dòng)取樣的功能需要由工業(yè)機(jī)器人、取樣工具、立放樣板斗、平放樣板斗以及平斗推出設(shè)備等共同來(lái)完成自動(dòng)取樣工作，由機(jī)器人利用取樣工具完成取樣，并把放置在取樣小車(chē)內(nèi)的試樣板按照類(lèi)別在標(biāo)記識(shí)別之后放到對(duì)應(yīng)的料斗中，完成取樣的整個(gè)流程。由此，可以看出，工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)取樣功能可以代替人力完成取樣工作，并提高了取樣的效果和標(biāo)記的準(zhǔn)確性，推動(dòng)了生產(chǎn)效率的提升。

1.3 自動(dòng)貼簽功能

工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)貼簽功能，可以更好地完成打捆鋼卷的標(biāo)簽貼簽工作，并提高貼簽的準(zhǔn)確性。工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)貼簽功能的利用，是當(dāng)主控制系統(tǒng)發(fā)出鋼卷數(shù)據(jù)之后，由工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行接收；同時(shí)，將打印、拾取以及貼簽等操作合為一體，在控制鋼卷小車(chē)保持穩(wěn)定的同時(shí)，利用真空吸附的方式，完成標(biāo)簽貼附。然而，在貼簽之前，需要針對(duì)鋼卷的規(guī)格或者寬度等確定貼簽的位置，并利用工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械臂在有限時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確、順利的完成貼簽，并呈現(xiàn)出更加平整、結(jié)實(shí)的貼簽效果，將鋼卷小車(chē)推向下一流程。結(jié)合智能制造的自動(dòng)貼簽需求，其在實(shí)踐中存在較多的操作注意事項(xiàng)和操作方法，如貼簽位置的把控、標(biāo)簽內(nèi)容的識(shí)別與處理、平整標(biāo)簽等。在沒(méi)有工業(yè)機(jī)器人之前，這部分的貼簽工作經(jīng)常需要較多的人力參與，但并不能保障標(biāo)簽粘貼的準(zhǔn)確性和高效性，甚至還會(huì)延長(zhǎng)作業(yè)時(shí)間。由工業(yè)機(jī)器人來(lái)完成自動(dòng)貼簽工作，不僅效率高、貼簽準(zhǔn)確性高，而且可以節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間、保障貼簽安全，進(jìn)而提高智能制造的效果。

1.4 無(wú)人行車(chē)功能

工業(yè)機(jī)器人的無(wú)人行車(chē)功能設(shè)計(jì)，主要體現(xiàn)在智能制造的鋼卷吊運(yùn)或者庫(kù)位匹配上。在傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式當(dāng)中，通常由行車(chē)工人來(lái)完成運(yùn)輸車(chē)輛的操控或者庫(kù)位的選擇，并利用吊運(yùn)計(jì)劃單完成運(yùn)輸消息的傳遞。而工業(yè)機(jī)器人的無(wú)人行車(chē)功能，減少了人力操控的限制性，通過(guò)系統(tǒng)設(shè)定的生產(chǎn)計(jì)劃、倉(cāng)庫(kù)轉(zhuǎn)運(yùn)計(jì)劃以及吊裝運(yùn)輸方案，自動(dòng)的完成鋼卷的運(yùn)輸和匹配工作。而且，工業(yè)機(jī)器人的無(wú)人行車(chē)，還可以給出最佳的行車(chē)路線(xiàn)和運(yùn)輸計(jì)劃，不僅能減少路線(xiàn)的運(yùn)輸距離、縮短運(yùn)輸路程，而且還節(jié)省了運(yùn)輸時(shí)間和能耗。同時(shí)，基于工業(yè)機(jī)器人無(wú)人行車(chē)的穩(wěn)定性、定位性以及拆卸的智能性，其還具有保護(hù)鋼卷質(zhì)量的效果，并提高了吊運(yùn)的安全性。

2 工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的發(fā)展展望

結(jié)合目前工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用情況，其大多數(shù)集中在生產(chǎn)制造業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)上，初步完成了對(duì)生產(chǎn)制造的智能化改造。除了生產(chǎn)制造業(yè)的生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用，工業(yè)機(jī)器人還可以在其他的領(lǐng)域或者制造中發(fā)揮智能和自動(dòng)化功能，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動(dòng)化和智能化的智能制造業(yè)發(fā)展。未來(lái)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用展望有以下幾個(gè)方面：

2.1 人機(jī)協(xié)作

工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)和利用的本質(zhì)并不是在未來(lái)完全代替人類(lèi)參與工作，而是通過(guò)一些關(guān)鍵領(lǐng)域或者關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用，完成高難度、高危險(xiǎn)以及高危害的制造生產(chǎn)任務(wù)，如高溫?zé)釅毫﹀懺?、真空焊接等。同時(shí)，基于制造業(yè)的發(fā)展情況，工業(yè)機(jī)器人并不能完全替代人力完成生產(chǎn)制造任務(wù)，還需要借助人類(lèi)的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)來(lái)幫助工業(yè)機(jī)器人完成工作。由此，人機(jī)協(xié)作作為工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的重要發(fā)展，其包括了人機(jī)聯(lián)動(dòng)控制以及工業(yè)機(jī)器人的類(lèi)人化設(shè)計(jì)等，提高工業(yè)機(jī)器人的人性化設(shè)計(jì)。在人機(jī)聯(lián)動(dòng)控制上，是在工業(yè)機(jī)器人內(nèi)部按照視頻監(jiān)控模塊，當(dāng)工業(yè)機(jī)器人在完成一些需要經(jīng)驗(yàn)判斷的智能制造生產(chǎn)任務(wù)時(shí)，通過(guò)技術(shù)人員在后臺(tái)系統(tǒng)的操縱，使得工業(yè)機(jī)器人可以更加精準(zhǔn)和順利的完成制造任務(wù)。在工業(yè)機(jī)器人的類(lèi)人化設(shè)計(jì)上，則可以通過(guò)豐富其感知能力、智能對(duì)話(huà)、人像傳輸?shù)裙δ?，使得其在智能制造中，可以積累出需要利用人類(lèi)感知的生產(chǎn)制造經(jīng)驗(yàn)，并通過(guò)智能對(duì)話(huà)、人像傳輸?shù)冗_(dá)到多方主體聯(lián)動(dòng)控制的效果，提高制造的智能化水平。

2.2 行業(yè)深化

目前工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)在眾多制造業(yè)領(lǐng)域完成了改造和利用，并初步呈現(xiàn)較好的生產(chǎn)效果。但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，智能制造并不局限于現(xiàn)有的制造領(lǐng)域，還可以向食品加工、醫(yī)藥生產(chǎn)以及軍工生產(chǎn)等制造行業(yè)不斷延伸，提高各制造行業(yè)的生產(chǎn)水平和技術(shù)水平。而且，將工業(yè)機(jī)器人與智能制造行業(yè)進(jìn)行深化，可以發(fā)揮其所具有的高精度、高效率以及安全性?xún)?yōu)點(diǎn)，提高生產(chǎn)制造流水線(xiàn)的自動(dòng)化程度，并推動(dòng)制造行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，向智能制造的角度發(fā)展。

2.3 作業(yè)環(huán)境改變

除了在上述的智能制造生產(chǎn)線(xiàn)上發(fā)揮工業(yè)機(jī)器人的各項(xiàng)功能，其還體現(xiàn)在不同的智能制造生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及作業(yè)環(huán)境上。如，在一些惡劣環(huán)境下的制造生產(chǎn)和作業(yè)任務(wù)處理、在一些極端環(huán)境下的產(chǎn)品制造等。前者常見(jiàn)于需要高溫生產(chǎn)環(huán)境的熱處理操作技術(shù)、焊接處理以及產(chǎn)品成型等，后者則常見(jiàn)于軍工產(chǎn)品或者原子能行業(yè)的生產(chǎn)等方面。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，其勢(shì)必還會(huì)面臨再一次的作業(yè)環(huán)境改變或者生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展，從而能夠應(yīng)對(duì)智能制造中更加復(fù)雜多變的生產(chǎn)和作業(yè)環(huán)境，推動(dòng)智能制造業(yè)的發(fā)展。

3 總結(jié)

綜上所述，分析工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用，一方面是從目前我國(guó)制造業(yè)的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用實(shí)例出發(fā)，展開(kāi)智能制造的探索；另一方面是通過(guò)展望智能制造的行業(yè)發(fā)展深化，推動(dòng)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和功能完善，從而擴(kuò)充工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用范圍，發(fā)揮應(yīng)用價(jià)值。