試析汽車智能制造中機(jī)器人的應(yīng)用

張志梅　王國(guó)修

摘 要：我國(guó)汽車制造業(yè)的飛速發(fā)展，促使我國(guó)汽車行業(yè)不斷的轉(zhuǎn)型升級(jí)，從生產(chǎn)性的人工密集生產(chǎn)制造到今天的智能化機(jī)器人應(yīng)用，體現(xiàn)著我國(guó)強(qiáng)大的工業(yè)制造實(shí)力。汽車制造行業(yè)不但擁有技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)的特征，還有勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)的特征。并且在生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于零部件制造的精準(zhǔn)度以及質(zhì)量都有著嚴(yán)格的要求。并且隨著當(dāng)前我國(guó)改革開放的不斷深化，人民群眾的生活水平大幅提高，我國(guó)汽車市場(chǎng)的數(shù)量需求不斷增大，加上我國(guó)消費(fèi)市場(chǎng)建設(shè)不斷完善和成熟，作為汽車生產(chǎn)的制造商為了能夠更好的滿足市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需求，開始尋求產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展的道路，移動(dòng)通信技術(shù)及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了AI智能應(yīng)用，而AI人工智能則催生了機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。智能機(jī)器人在汽車制造行業(yè)中有著人工無(wú)可比擬的先天優(yōu)勢(shì)，能夠提高產(chǎn)業(yè)效能，大幅降低汽車生產(chǎn)成本，從而幫助汽車生產(chǎn)制造商在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中奪得大片的市場(chǎng)份額。

關(guān)鍵詞：汽車 智能制造 機(jī)器人 生產(chǎn)應(yīng)用

Analysis of the Application of Robots in Automobile Intelligent Manufacturing

Zhang Zhimei，Wang Guoxiu

Abstract：The rapid development of China's automobile manufacturing industry has promoted the continuous transformation and upgrading of China's automobile industry. From productive labor-intensive manufacturing to today's intelligent robot application， it reflects my country's strong industrial manufacturing strength. The automobile manufacturing industry not only has the characteristics of a technology-intensive industry， but also has the characteristics of a labor-intensive industry. And in the production process， there are strict requirements for the accuracy and quality of parts manufacturing. And with the continuous deepening of Chinas reform and opening up， the peoples living standards have been greatly improved， and the quantitative demand of Chinas automobile market has continued to increase. Together with the continuous improvement and maturity of Chinas consumer market construction， car manufacturers， in order to better meet the needs of the development of the market economy， began to seek the path of industrial transformation and upgrading. The development of mobile communication technology and computer network technology has brought about AI intelligent applications， and AI artificial intelligence has given birth to the development of the robotics industry. Intelligent robots have unparalleled innate advantages in the automobile manufacturing industry， which can improve industrial efficiency and greatly reduce automobile production costs， thereby helping automobile manufacturers to win large market shares in the fierce market competition.

Key words：automobile， intelligent manufacturing， robot， production application

1 引言

我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展帶動(dòng)了消費(fèi)者市場(chǎng)的不斷成熟，汽車制造行業(yè)的發(fā)展也迎來(lái)了轉(zhuǎn)型升級(jí)的階段。汽車制造從以前的人工建設(shè)制造逐步向智能化制造轉(zhuǎn)變，在汽車工業(yè)中大量的智能機(jī)器人不斷應(yīng)用到各工作崗位，智能化生產(chǎn)線的出現(xiàn)大大降低了汽車制造的人工成本，有力的體現(xiàn)了我國(guó)強(qiáng)大的工業(yè)制造能力。AI機(jī)器人在汽車制造領(lǐng)域的應(yīng)用，降低和克服了人工建設(shè)在時(shí)間和空間上的工作要求，實(shí)行了24小時(shí)機(jī)制運(yùn)作，這大大提高了企業(yè)的工作產(chǎn)能，并且在工作過(guò)程中標(biāo)準(zhǔn)化的統(tǒng)一運(yùn)作大大減少了，因?yàn)槿斯どa(chǎn)而帶來(lái)的質(zhì)量問(wèn)題，促進(jìn)了我國(guó)汽車制造行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。

2 工業(yè)機(jī)器人的含義

全球經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的今天，智能化的機(jī)器人在社會(huì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍都非常的廣泛，其運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)是他們可以自動(dòng)運(yùn)動(dòng)，能夠進(jìn)行智能學(xué)習(xí)以及具有很高的可操作性。能夠克服人類的生理特征，在材料移動(dòng)配件運(yùn)輸?shù)确矫姘l(fā)揮著無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。而筆者在文中所指的機(jī)器人是工業(yè)機(jī)器人，當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人的形式多為依照電腦編程指令能夠活動(dòng)自身多個(gè)機(jī)械關(guān)節(jié)的機(jī)械手臂。機(jī)械手臂依靠自身的強(qiáng)大動(dòng)力和控制力滿足人們?cè)诂F(xiàn)代制造業(yè)中對(duì)汽車行業(yè)生產(chǎn)制造的自動(dòng)化需求[1]。

當(dāng)前在我國(guó)汽車制造行業(yè)中，智能機(jī)器人的應(yīng)用非常的普遍，從技術(shù)方面來(lái)看，機(jī)器人在運(yùn)行過(guò)程中有一套專門定制的編程技術(shù)。機(jī)器人能夠隨著環(huán)境的變化進(jìn)行系統(tǒng)的自動(dòng)化編程。例如在汽車的生產(chǎn)制造過(guò)程中，機(jī)器人可以根據(jù)環(huán)境、生產(chǎn)特點(diǎn)、零部件特征對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行科學(xué)合理地調(diào)整。特別是在高精密儀器的生產(chǎn)過(guò)程中，機(jī)器人的智能自動(dòng)化編程能夠發(fā)揮出最佳的工作效益。并且，智能機(jī)器人可以通過(guò)編程能夠進(jìn)行自主的深度學(xué)習(xí)。在機(jī)器人的設(shè)計(jì)生產(chǎn)過(guò)程中，很多的結(jié)構(gòu)與人體的某些身體結(jié)構(gòu)具有高度的相似性。例如，在汽車制造過(guò)程中，有非常多的智能化機(jī)械手臂，其工作形式和人工用手抓取或者是拿某個(gè)東西是非常相似的。這種AI擬人化的設(shè)置，主要是通過(guò)各種編程指令和特殊終端設(shè)備來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的。并且各終端之間通信關(guān)系非常密切，在相關(guān)的編程指令完成編寫之后，就會(huì)進(jìn)行針對(duì)性的智能化機(jī)器人制造。機(jī)器人指令標(biāo)準(zhǔn)通用，智能機(jī)器人在應(yīng)用的過(guò)程中，能夠?qū)C(jī)械手臂末端的機(jī)械爪設(shè)備傳感器取出，放置另一臺(tái)設(shè)備上也能夠通過(guò)輸入相同的編程指令而進(jìn)行操作，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人指令的通用化。汽車制造行業(yè)是技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，在某些關(guān)鍵性零部件生產(chǎn)過(guò)程中體現(xiàn)出高精密化的特征，而智能化機(jī)器人能夠在復(fù)雜的情況下對(duì)生長(zhǎng)情況進(jìn)行精準(zhǔn)科學(xué)的判斷，及時(shí)完成生產(chǎn)任務(wù)。大大降低了企業(yè)生產(chǎn)的試錯(cuò)成本，并且在生產(chǎn)過(guò)程中能夠有效地保證汽車生產(chǎn)制造的質(zhì)量[2]。

3 智能機(jī)器人在汽車制造中的應(yīng)用探究

3.1 機(jī)器人控制系統(tǒng)的應(yīng)用

智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)中的核心技術(shù)是傳感器制造、傳感器控制以及傳感器升級(jí)。和早期的機(jī)器人制造相比，當(dāng)今智能汽車中先進(jìn)的激光傳感器以及傳感器技術(shù)都有著非常巨大的進(jìn)步。通過(guò)在車輛上焊接傳感器和定位，大大提高了汽車車輛的智能程度。隨著世界各國(guó)工業(yè)制造技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)器人性能和智能化程度也在不斷地進(jìn)步，這大大提高了機(jī)器人在智能化控制系統(tǒng)中的適應(yīng)性。當(dāng)前在汽車制造行業(yè)中自動(dòng)智能化還不是最先進(jìn)的生產(chǎn)方式，最先進(jìn)的生產(chǎn)方式是通過(guò)AI智能機(jī)器人進(jìn)行高效率的汽車制造生產(chǎn)。所以為了能夠更好的提高汽車的智能性， 智能制造技術(shù)和智能控制技術(shù)在汽車生產(chǎn)制造中的應(yīng)用，就顯得非常有必要。通過(guò)智能制造技術(shù)和智能控制技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)“黑燈工廠”汽車生產(chǎn)線的建立，提高汽車制造工廠的產(chǎn)能和效率。并且通過(guò)智能控制系統(tǒng)在汽車中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)汽車生產(chǎn)線的遠(yuǎn)程控制，不斷優(yōu)化制造工藝[3]。

3.2 機(jī)器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化

汽車智能制造機(jī)器人的控制系統(tǒng)是由PLC、計(jì)算機(jī)設(shè)備、控制器設(shè)備來(lái)共同構(gòu)成的，智能控制系統(tǒng)不僅能夠控制機(jī)器人的行為動(dòng)作和生產(chǎn)模式，還能夠?qū)崿F(xiàn)機(jī)器人自身的數(shù)據(jù)輸入輸出控制。計(jì)算機(jī)設(shè)備能夠進(jìn)行智能制造機(jī)器人的工作程序確定，并且隨時(shí)根據(jù)示教盒的信息生成相關(guān)的生產(chǎn)指令和移動(dòng)指令，并將指令通過(guò)服務(wù)器伺服道機(jī)器驅(qū)動(dòng)器中，由驅(qū)動(dòng)器中的伺服程序處來(lái)處理相關(guān)的移動(dòng)指令。其中電腦和PLC能夠控制機(jī)器人的智能生產(chǎn)操作，并且集成在操作生產(chǎn)過(guò)程中相關(guān)的數(shù)據(jù)輸入和輸出以及生產(chǎn)環(huán)境的模擬，都能夠通過(guò)仿真建模來(lái)控制外圍設(shè)備。并且PLC在運(yùn)作過(guò)程中可以執(zhí)行少量的自動(dòng)化控制程序。機(jī)器人內(nèi)部的控制，系統(tǒng)集成以及控制其他設(shè)備，完成生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集分析，實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)環(huán)境和操作環(huán)境，通過(guò)機(jī)器人內(nèi)置的采集設(shè)備達(dá)到對(duì)機(jī)器人生產(chǎn)環(huán)境的全程控制。為了能夠優(yōu)化汽車智能制造機(jī)器人的控制系統(tǒng)，提高企業(yè)運(yùn)作的有效性，可以不斷加大PLC技術(shù)在機(jī)器人控制系統(tǒng)中的具體應(yīng)用，提高智能制造機(jī)器人在控制系統(tǒng)中的適應(yīng)性[4]。

3.3 機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件優(yōu)化

當(dāng)前我國(guó)汽車智能制造系統(tǒng)中，機(jī)器人控制系統(tǒng)的軟件系統(tǒng)部分是由kss和PC系統(tǒng)共同構(gòu)成的，軟件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)器人的內(nèi)部控制。其中就包括了人機(jī)交互界面、I/O操作模塊、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)、電機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備、串行通信。KSS對(duì)機(jī)器人的制造數(shù)據(jù)生產(chǎn)速度和生產(chǎn)功率，KSS是通過(guò) TCP/ICP協(xié)議進(jìn)行文斗系統(tǒng)通信。通過(guò)軟件系統(tǒng)的不斷優(yōu)化，實(shí)現(xiàn) Kss和PC協(xié)同效率的不斷提高，不斷調(diào)整控制系統(tǒng)的回路以及控制器PID的參數(shù)設(shè)置，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)數(shù)據(jù)的最優(yōu)設(shè)置。

4 智能制造機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)

4.1 優(yōu)化車輛結(jié)構(gòu)，探索車輛發(fā)展新趨勢(shì)

我國(guó)汽車制造業(yè)中大量的金屬應(yīng)用會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，而新時(shí)代下尋找新的汽車制造替代材料有利于降低汽車燃油消耗和保護(hù)環(huán)境。環(huán)保型新能源汽車和智能汽車是當(dāng)今汽車行業(yè)發(fā)展的一個(gè)潮流趨勢(shì)。為了能夠減少汽車的重量，可以不斷優(yōu)化汽車的制造材料，尋找汽車制造材料的替代品，例如鋁錳合金、陶瓷、碳纖維等材料應(yīng)用在新能源汽車的制造上。但是當(dāng)前我國(guó)智能汽車制造和機(jī)器人控制系統(tǒng)的研發(fā)還處于研究初期，無(wú)論是減輕車身結(jié)構(gòu)重量還是使用強(qiáng)度大，重量輕的替代產(chǎn)品都需要進(jìn)一步的研究。

4.2 點(diǎn)焊質(zhì)量的監(jiān)護(hù)管理

我國(guó)對(duì)于典范質(zhì)量的管理，之前沒(méi)有可靠的自動(dòng)測(cè)試方法，所以當(dāng)今的汽車制造行業(yè)中，點(diǎn)焊質(zhì)量監(jiān)測(cè)仍然使用人工剝離的測(cè)試方法。而當(dāng)前汽車行業(yè)中，新興發(fā)展起一種新型的點(diǎn)焊質(zhì)量檢測(cè)方法，那就是使用電阻式的電阻焊控制器，其工作原理就是檢測(cè)待焊接工件的二次側(cè)電流和電源輸入，然后得到與工件金融融融狀態(tài)時(shí)對(duì)應(yīng)的組織對(duì)抗變化，將這些數(shù)據(jù)反饋給智能機(jī)器人內(nèi)部控制器。讓其進(jìn)行編程計(jì)算，然后輸出最佳的點(diǎn)焊電流，并且在每個(gè)焊點(diǎn)儲(chǔ)存電流，以獲得下一個(gè)焊點(diǎn)的相關(guān)焊接數(shù)的參考值。

4.3 激光技術(shù)的應(yīng)用以及推廣

當(dāng)前在汽車制造行業(yè)中，在機(jī)器人制造生產(chǎn)過(guò)程中使用激光技術(shù)還處于應(yīng)用推廣期。激光技術(shù)的應(yīng)用特點(diǎn)：（1）焊接工件的可焊性可以比差異更深，不同類型之間的金屬也能夠進(jìn)行激光焊接。（2）相比于傳統(tǒng)的焊接工藝而言，激光焊接的質(zhì)量更好，這是因?yàn)榧す獾母吣芰棵芏仁莻鹘y(tǒng)焊接不可比擬的，激光焊接所形成的熱影響區(qū)范圍小，焊接冷卻后工件的焊接部位變形程度小。（3）將激光焊接應(yīng)用到機(jī)器人智能制造過(guò)程中，有利于實(shí)現(xiàn)汽車生產(chǎn)制造的自動(dòng)化和高效率化，將激光焊接機(jī)和機(jī)器人的數(shù)控機(jī)臺(tái)進(jìn)行配合使用，有利于大大提高汽車生產(chǎn)線的制造焊接效率，減少焊接過(guò)程中出現(xiàn)的誤差，降低人工使用成本提高生產(chǎn)效能。

5 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)改革開放程度的不斷加深，國(guó)內(nèi)汽車市場(chǎng)的規(guī)模愈加龐大市場(chǎng)前景廣闊，吸引各國(guó)汽車巨頭紛紛在我國(guó)投資建廠。例如我國(guó)出臺(tái)的新能源汽車補(bǔ)貼政策，吸引了國(guó)際造車巨頭特斯拉在上海投資建設(shè)超級(jí)工廠，不斷倒逼我國(guó)國(guó)內(nèi)汽車產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。汽車生產(chǎn)線不斷實(shí)現(xiàn)智能制造化和機(jī)器化，生產(chǎn)線生產(chǎn)效率不斷提高人力生產(chǎn)成本大大降低。同時(shí)我國(guó)汽車制造商不斷進(jìn)行產(chǎn)業(yè)技術(shù)升級(jí)，探索汽車制造行業(yè)的發(fā)展新思路，大力引進(jìn)AI智能自動(dòng)化系統(tǒng)以及智能機(jī)器人制造，打造“黑燈工廠”，大大提高了汽車制造生產(chǎn)的效能和質(zhì)量。當(dāng)前降低生產(chǎn)成本投入研發(fā)資金研發(fā)自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)已經(jīng)成為汽車行業(yè)發(fā)展的重要關(guān)注點(diǎn)，而智能機(jī)器人是當(dāng)前汽車制造行業(yè)發(fā)展升級(jí)的一個(gè)關(guān)鍵要素，和傳統(tǒng)人力相比有著無(wú)可比擬優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，還能夠大大降低汽車生產(chǎn)制造的成本升級(jí)汽車制造工藝。

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