工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用淺析

高昕葳

摘要： 伴隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)制造技術(shù)已經(jīng)跟不上時(shí)代發(fā)展的步伐，尤其是工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)在當(dāng)前階段面臨著巨大的挑戰(zhàn)，而人工智能技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，則給傳統(tǒng)制造行業(yè)帶來(lái)了新的發(fā)展機(jī)遇。工業(yè)機(jī)器人作為智能制造技術(shù)的代表，其有著占地面積小、利用效率高的優(yōu)勢(shì)，受到了人們的青睞，也越來(lái)越多的被應(yīng)用到各行各業(yè)之中。本文研究和探討了工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的實(shí)際應(yīng)用，并對(duì)未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)做了一些展望。

Abstract： With the continuous progress of China's social economy， the traditional manufacturing technology has been unable to keep up with the pace of the development of the times， especially the industrial manufacturing industry is facing a huge challenge in the current stage， and the development and innovation of artificial intelligence technology， to the traditional manufacturing industry has brought new opportunities for development. As a representative of intelligent manufacturing technology， industrial robot has the advantages of small footprint and high utilization efficiency， which has been favored by people and more and more applied to all walks of life. In this paper， the practical application of industrial robots in intelligent manufacturing is studied and discussed， and the development trend of industrial robots in the future is forecasted.

關(guān)鍵詞： 工業(yè)機(jī)器人;智能制造;工業(yè)制造

Key words： industrial robot;intelligent manufacturing;industrial manufacturing

中圖分類號(hào)：TP242.6? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-957X（2021）20-0199-02

0? 引言

工業(yè)機(jī)器人具有安全高效、自動(dòng)化程度高等諸多優(yōu)點(diǎn)，其出現(xiàn)徹底突破了我國(guó)傳統(tǒng)工業(yè)制造行業(yè)的局限性，為智能制造在制造業(yè)當(dāng)中的應(yīng)用開(kāi)辟了一條新的路徑。由于我國(guó)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的研究起步較晚，相比于西方發(fā)達(dá)國(guó)家還有著不小的差距，但對(duì)于我國(guó)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷完善和創(chuàng)新將會(huì)為傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)顛覆性的變化，使得“中國(guó)制造”向著“中國(guó)智造”的方向轉(zhuǎn)變。因此只有不斷加強(qiáng)對(duì)人才的培養(yǎng)和技術(shù)的研發(fā)，才能夠?yàn)橹悄苤圃斓目焖侔l(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

1? 工業(yè)機(jī)器人相關(guān)概念

機(jī)器人是工業(yè)智能化發(fā)展的產(chǎn)物，它能夠模仿人類的動(dòng)作和思維模式，并通過(guò)接收到人類設(shè)定的相關(guān)指令來(lái)完成各種高難度、高風(fēng)險(xiǎn)、高精度的操作任務(wù)，從而提高了人們工作的效率和安全性[1]。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，機(jī)器人應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大，從最開(kāi)始的工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)涉及到家居智能、物流倉(cāng)儲(chǔ)以及交通運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)行業(yè)。以工業(yè)生產(chǎn)為例，工業(yè)機(jī)器人相比于人類具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：首先是大腦，它是人類的神經(jīng)中樞和司令部，發(fā)揮著調(diào)節(jié)和支配身體各項(xiàng)技能的重要作用，對(duì)于機(jī)器人來(lái)講，它的大腦指的是自動(dòng)控制程序，并通過(guò)設(shè)定相關(guān)參數(shù)和發(fā)送具體指令來(lái)指示機(jī)器人完成任務(wù)。其次是身體，機(jī)器人的身體指的是其所具有的結(jié)構(gòu)形態(tài)，根據(jù)行業(yè)不同和功能的不同，機(jī)器人所具有的形態(tài)結(jié)構(gòu)也會(huì)存在著很大的差異。最后是機(jī)器人的動(dòng)作效率，這也是工業(yè)機(jī)器人能夠進(jìn)行工作的關(guān)鍵，在現(xiàn)階段工業(yè)領(lǐng)域中，對(duì)于機(jī)器人應(yīng)用最多的是機(jī)械手臂和機(jī)械裝置，例如：運(yùn)輸機(jī)器人、焊接機(jī)器人等。焊接機(jī)器人主要應(yīng)用在汽車制造行業(yè)中，其能夠高標(biāo)準(zhǔn)的完成人工操作的電弧焊和氬弧焊等，且具有工作效率高和焊接質(zhì)量好等優(yōu)點(diǎn);而運(yùn)輸機(jī)器人則主要應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)物流領(lǐng)域，在貨物搬運(yùn)以及分揀等方面有著廣泛的應(yīng)用，也可以被應(yīng)用到一些偏遠(yuǎn)以及人工操作困難的工作當(dāng)中，以代替人類的工作。

2? 工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)

隨著對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷創(chuàng)新和研究，再加上對(duì)控制系統(tǒng)和感知系統(tǒng)的完善和優(yōu)化，使得以機(jī)器人和智能制造系統(tǒng)為主的無(wú)人操作過(guò)程有了實(shí)現(xiàn)的可能，通過(guò)工業(yè)機(jī)器人代替一線工人，可以在很大程度上提升我國(guó)制造業(yè)的自動(dòng)化和智能化生產(chǎn)水平。

2.1 降低生產(chǎn)成本

在當(dāng)今社會(huì)，企業(yè)用工成本呈現(xiàn)出連年上漲的趨勢(shì)，這為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來(lái)了很重的負(fù)擔(dān)，在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，由機(jī)器人代替一線工人已是未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。傳統(tǒng)的人力用工往往存在著很多的問(wèn)題，企業(yè)不僅要為他們支付較高的薪資報(bào)酬，而且還要在安全、環(huán)境等方面提供有力的保證，且工人還具有流動(dòng)性高的特點(diǎn)，一旦出現(xiàn)用工荒，將會(huì)給企業(yè)的正常運(yùn)營(yíng)帶來(lái)很大影響。而相對(duì)來(lái)說(shuō)，機(jī)器人則不存在以上缺點(diǎn)，機(jī)器人的使用成本也只包括制造成本和維修成本，相比于人工成本則少了很多。另外機(jī)器人還具有工作效率高、工作時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，只要日常維護(hù)保養(yǎng)得當(dāng)，機(jī)器人可以保持長(zhǎng)時(shí)間的高效工作。例如：在汽車制造行業(yè)，大力推廣使用工業(yè)機(jī)器人可以降低人工成本的支出，還可以提高工作的精度和質(zhì)量，大幅度增加企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 提高工作效率及對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力

在工業(yè)生產(chǎn)中，可以利用機(jī)器人來(lái)代替人工完成難度較高的工作。比如工人在工作期間容易出現(xiàn)心理煩躁、走神等現(xiàn)象，從而影響到了操作的精度，而工業(yè)機(jī)器人則可以保證持續(xù)性的工作，不僅比人工工作效率高，而且還能夠保證工作的質(zhì)量。此外，工業(yè)機(jī)器人還具有更為廣泛的工作范圍，比如一些具有一定風(fēng)險(xiǎn)的工作，利用機(jī)器人來(lái)代替工人就可以實(shí)現(xiàn)降低工作風(fēng)險(xiǎn)的目的;還有部分工作由于環(huán)境較為惡劣，工人長(zhǎng)期在這種環(huán)境中工作有可能會(huì)引發(fā)健康問(wèn)題，這時(shí)利用機(jī)器人來(lái)代替工人，只需為機(jī)器人編制一套程序就可以解決環(huán)境惡劣的問(wèn)題[2]。

3? 工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)企業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)大的方面。一方面是機(jī)器人能夠在惡劣環(huán)境中正常工作，比如：真空焊接、高溫?zé)崽幚怼㈠懺鞗_壓等。機(jī)器人能夠勝任一些精密度要求比較高的工作，比如：微米級(jí)或者原子級(jí)的加工工藝。另一方面隨著企業(yè)數(shù)量不斷的增加，對(duì)于工人的需求量也在不斷增加，而相對(duì)的人力勞動(dòng)力是有限的，因此很多生產(chǎn)線上的工作就可以使用機(jī)器人來(lái)代替，從而大大減少了人力、物力方面的成本。根據(jù)相關(guān)調(diào)查顯示，在我國(guó)目前智能制造中對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用依據(jù)功能不同可以劃分為自動(dòng)拆捆、自動(dòng)貼簽、自動(dòng)取樣以及無(wú)人行車等四個(gè)角度，并且還在不斷的擴(kuò)大，已覆蓋了智能制造的大部分領(lǐng)域。

3.1 工業(yè)機(jī)器人在數(shù)控機(jī)床中的應(yīng)用

在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中，機(jī)器人可以應(yīng)用在各種生產(chǎn)活動(dòng)中，既可以是不相同的單品生產(chǎn)線，也可以是不同生產(chǎn)規(guī)模的柔性生產(chǎn)線。在這些生產(chǎn)線上廣泛應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人可以提升工作效率、改善工作環(huán)境，減少對(duì)原材料的浪費(fèi)，降低工業(yè)生產(chǎn)的成本。例如：機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)和不同類型數(shù)控機(jī)床的連接，從而可以按照不同要求來(lái)進(jìn)行生產(chǎn)，為打造柔性生產(chǎn)線打下良好的基礎(chǔ)。在一些制造企業(yè)中，加工工件的生產(chǎn)線主要包括臥式加工中心和機(jī)器人兩大部分，而工業(yè)機(jī)器人則主要負(fù)責(zé)工件的搬運(yùn)任務(wù)，通過(guò)掃描系統(tǒng)，控制器可以根據(jù)機(jī)器人的掃描結(jié)果來(lái)判斷何時(shí)運(yùn)輸工件[3]。工業(yè)機(jī)器人還可以使用視覺(jué)傳感器來(lái)進(jìn)行精確定件，實(shí)現(xiàn)工件的運(yùn)輸任務(wù)。在整個(gè)過(guò)程當(dāng)中，不需要人員的參與，實(shí)現(xiàn)了完全的智能化制造，體現(xiàn)出了工業(yè)機(jī)器人工作高效率、高精度以及高度一致性的優(yōu)點(diǎn)。

3.2 工業(yè)機(jī)器人在汽車制造中的應(yīng)用

工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用十分廣泛，主要應(yīng)用于搬運(yùn)、焊接、噴涂以及整車裝配等方面。首先是搬運(yùn)，在自動(dòng)化機(jī)床進(jìn)行工件裝卸過(guò)程中，機(jī)器人可以做到準(zhǔn)確、快速的抓取到所需零部件，并在不損壞零部件的情況下進(jìn)行精準(zhǔn)的移動(dòng)。在汽車生產(chǎn)過(guò)程中可以根據(jù)工件形態(tài)和重量的不同來(lái)對(duì)機(jī)器人輸入不同的搬運(yùn)指令，從而可以保證搬運(yùn)工作的質(zhì)量和效率。其次是機(jī)器人焊接，在現(xiàn)代汽車制造中應(yīng)用機(jī)器人最多的就是弧焊和點(diǎn)焊，在每臺(tái)汽車的制造過(guò)程中大約有4000個(gè)焊點(diǎn)，而這些焊點(diǎn)中的大部分都是由機(jī)器人完成的，點(diǎn)焊機(jī)器人在控制精度和作業(yè)質(zhì)量以及效率方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)。而弧焊機(jī)器人主要是由液壓驅(qū)動(dòng)的，可以通過(guò)工作路徑以及速度的設(shè)定來(lái)輔助機(jī)器人完成工作。此外還有機(jī)器人噴涂，在汽車制造領(lǐng)域噴涂工作一般分為涂膠和噴漆兩種。機(jī)器人涂膠指的是在車身材料物理和化學(xué)特性基礎(chǔ)上對(duì)所需噴涂部位根據(jù)工藝要求進(jìn)行快速噴涂的工作;而機(jī)器人噴漆指的是根據(jù)噴漆指令對(duì)車身表面進(jìn)行快速、勻稱的噴涂工作。最后是機(jī)器人檢測(cè)，汽車在被生產(chǎn)出來(lái)之后要經(jīng)過(guò)各種嚴(yán)格的檢測(cè)才能夠下線進(jìn)行銷售[4]。機(jī)器人檢測(cè)系統(tǒng)包括視覺(jué)傳感器和測(cè)量控制模板兩個(gè)部分，其工作原理為，通過(guò)視覺(jué)傳感器獲取所需的圖像信息，然后在利用計(jì)算機(jī)將實(shí)際尺寸和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行對(duì)比，以確定是否存在誤差。機(jī)器人檢測(cè)不僅能夠準(zhǔn)確、快捷的計(jì)算出實(shí)際誤差，還可以為改進(jìn)成產(chǎn)工藝提供一些思路和方法。

4? 工業(yè)機(jī)器人在智能制造中應(yīng)用策略

4.1 加強(qiáng)科技創(chuàng)新、提升技術(shù)水平

由于我國(guó)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用起步相對(duì)較晚，和西方發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在著不小的差距，生產(chǎn)機(jī)器人所用的一些關(guān)鍵零部件還需要從國(guó)外進(jìn)口。針對(duì)這些問(wèn)題，相關(guān)部門(mén)還應(yīng)加強(qiáng)對(duì)工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的技術(shù)投入以及資金投入，以提高國(guó)產(chǎn)機(jī)器人的整體集成化水平，滿足企業(yè)智能制造的需求，不斷縮短和世界先進(jìn)水平的差距。例如：智能制造企業(yè)可以自主研發(fā)關(guān)于機(jī)器人服務(wù)平臺(tái)和工業(yè)云平臺(tái)，組建起專業(yè)的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)研發(fā)和維護(hù)保養(yǎng)團(tuán)隊(duì)，并結(jié)合企業(yè)自身智能制造的需求來(lái)進(jìn)行機(jī)器人的研發(fā)，從而完成企業(yè)柔性智能裝配系統(tǒng)以及自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)。

4.2 注重專業(yè)人才培養(yǎng)

工業(yè)機(jī)器人屬于高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，專業(yè)門(mén)檻相對(duì)較高，專業(yè)人才相對(duì)較少，因而要想加強(qiáng)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)，就需要不斷的培養(yǎng)出具有高素質(zhì)的專業(yè)人才。首先來(lái)講，相關(guān)部門(mén)應(yīng)完善對(duì)于自動(dòng)化、機(jī)器人等相關(guān)專業(yè)人才的培養(yǎng)機(jī)制，并增加相關(guān)領(lǐng)域科研經(jīng)費(fèi)的投入，從而為高校以及專業(yè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行工業(yè)機(jī)器人研發(fā)設(shè)計(jì)提供有力保證[5]。與此同時(shí)，對(duì)于智能制造的企業(yè)來(lái)講，也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)于專業(yè)人才的培養(yǎng)，可以定期組織企業(yè)內(nèi)技術(shù)人員到先進(jìn)企業(yè)或者科研機(jī)構(gòu)進(jìn)行參觀學(xué)習(xí)，增加對(duì)于工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用技術(shù)的了解，從而提高工業(yè)機(jī)器人的工作效率和質(zhì)量。此外，技術(shù)人員還應(yīng)了解工業(yè)機(jī)器人研發(fā)的先進(jìn)理念和思想，并掌握工業(yè)機(jī)器人和自動(dòng)化生產(chǎn)線進(jìn)行協(xié)調(diào)配合的關(guān)鍵點(diǎn)，從而為國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和使用打下良好的基礎(chǔ)。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用已成為全世界自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展的大趨勢(shì)，隨著越來(lái)越多的企業(yè)把工業(yè)機(jī)器人技術(shù)引入到生產(chǎn)線，以工業(yè)機(jī)器人未來(lái)為代表的智能制造技術(shù)在未來(lái)將會(huì)應(yīng)用到人們工作和生活的各個(gè)領(lǐng)域之中。加強(qiáng)對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用不僅可以提高生產(chǎn)的效率和質(zhì)量，打造出柔性生產(chǎn)線，還能夠?qū)崿F(xiàn)企業(yè)制造的智能化發(fā)展，因此只有加強(qiáng)工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的探索和創(chuàng)新才能夠充分發(fā)揮出工業(yè)機(jī)器人的優(yōu)勢(shì)，不斷推動(dòng)智能制造向前發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]孫紅英.工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用研究[J].電子測(cè)試，2020（12）：129-130.

[2]王德蘭.工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用[J].河北農(nóng)機(jī)，2020（06）：39-40.

[3]宋歡，劉豐洋.工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2020（14）：29.

[4]陳怡竹.工業(yè)機(jī)器人在汽車智能制造生產(chǎn)線中的應(yīng)用[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019（21）：255-256.

[5]關(guān)鵬.工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的運(yùn)用[J].冶金與材料，2019，39（03）：163-164.