芻議基于工業(yè)機器人的自動化裝配線研究

陳國利

摘要：在工業(yè)生產中，工業(yè)機器人的應用實現(xiàn)了裝配生產線的自動化以及智能化。由于工業(yè)機械人可以二十四小時持續(xù)工作，使生產效率得到了極大的提高，并節(jié)約大量的人力資源投入，使生產成本得以有效的降低，提高了企業(yè)的經濟效益，促進了工業(yè)及制造業(yè)的發(fā)展。該文針對工業(yè)機器人的結構以及特點進行分析，并對基于工業(yè)機器人的自動化裝配線進行了研究，希望對于工業(yè)的一線生產以及裝配線的自動化有所幫助，并提供借鑒。

關鍵詞：工業(yè)機器人應用自動化裝配線構建

中圖分類號：TP242文獻標識碼：A? ?文章編號：1672-3791（2022）05（a）-0000-00

Research on Automatic Assembly line Based on Industrial Robot

CHEN Guoli

（Hunan Industrial agent Innovation Research Institute Co.， Ltd.， Changsha， Hunan Province， 410000 China）

Abstract：In industrial production， the application of industrial robot realizes the automation and intelligence of assembly line. Because industrial robots can work continuously for 24 hours， the production efficiency has been greatly improved， a lot of human resources investment has been saved， the production cost has been effectively reduced， the economic benefits of enterprises have been improved， and the development of industry and manufacturing industry has been promoted. This paper analyzes the structure and characteristics of industrial robot， and studies the automatic assembly line based on industrial robot， hoping to help and provide reference for the automation of industrial front-line production and assembly line.

Key Words： Industrial robot; Application; Automatic assembly line;Structure

工業(yè)生產中，工業(yè)機器人的應用是裝配生產線，實現(xiàn)自動化以及自動化的基礎，是最重要的核心要素。世界上許多先進國家已經投入了使用，我國在這一領域的研究雖然起步較晚，但發(fā)展速度較快，并進行了較大的創(chuàng)新以及突破，在工業(yè)生產領域普及的速度較快，為我國裝配行業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化、智能化、自動化奠定了良好的基礎。

1工業(yè)機器人簡介

工業(yè)的機器人一般由控制系統(tǒng)：驅動系統(tǒng)以及主體三部分組成。主體部分負責動作，對人體的動作進行模擬，完成分揀、抓取、放置、搬運等動作?？刂葡到y(tǒng)有數(shù)據(jù)層、物理層、人際交互平臺三部分組成。執(zhí)行機構主要是由手、腕、臂組成，完成的動作自由度決定著其功能，一般可以達到三個以上的自由度，而一些精密且復雜的工業(yè)機器人，可以達到七個以上的自由度。工業(yè)機器人的控制系統(tǒng)等同于人的大腦，其通過預先編制好的程序發(fā)出各種指令，使執(zhí)行機構完成各種動作。工業(yè)機器人的驅動系統(tǒng)等同于人的肌肉與骨骼，通過對控制系統(tǒng)的指令信號接收，并與執(zhí)行系統(tǒng)配合，完成各種任務。

由于工業(yè)機器人自動化程度較高，且可以做出各種復雜的動作，因此，可以在復雜的環(huán)境下替代人類完成工業(yè)的生產任務。工業(yè)機器人既可以按照事先編寫的程序來保證其運行，同時，也可以由相關的技術人員進行手動的操作。工業(yè)機器人具備了工作效率高，動作準確、持續(xù)工作的特點。我國工業(yè)機器人在裝配、沖壓、包裝、噴涂、檢測等領域被得以廣泛的應用。

2工業(yè)機器人自動化裝配線應用的意義

在工業(yè)領域，機械的制造常常是以流水線的方式來進行生產，因此，設備的智能化對于機械制造的水平具有較大的影響。而自動化的裝備線就是利用工業(yè)機器人取代了傳統(tǒng)的人工操作，裝配設備與機器人進行有機的結合，通過輸送系統(tǒng)以及裝配系統(tǒng)完成產品的裝配，檢測，標識以及包裝等流程。由于工業(yè)機器人的特點，使裝配更加標準化，避免了由于人工操作不當造成的誤差，穿使產品的質量得到了較大的提升，生產的效率極大提高，工業(yè)機器人的應用，使傳統(tǒng)的勞動密集型生產轉變?yōu)榱思夹g型生產，促進了機構的優(yōu)化升級，提高了制造業(yè)的水平。

3基于工業(yè)機器人自動化裝配線構建的有效策略

3.1針對裝配產品合理的進行全局規(guī)劃

想要構建出合理的工業(yè)機器人自動裝配線，首先要從裝配的產品出發(fā)，對產品的內容以及裝備的特點進行分析，從而制訂出科學的、合理的全局性的規(guī)劃。并對傳輸方案進行多方的論證，在多個傳輸方案中進行對比，選出最優(yōu)的方案。前我國工業(yè)機器人自動裝配線的傳輸技術一般采用異步傳輸?shù)姆绞健＿@種方式由于定位較為準確，使設計更加簡單，投入成本較低，因此其可行性較強[1]。

3.2對裝配技術的特點和效率進行分析

為了使工業(yè)機器人與自動化裝配線完美的結合，還要對現(xiàn)有的裝配技術的特點和效率進行研究，將裝配的動作進行逐一的分解，分析每一個步驟存在的優(yōu)點和缺點，并盡可能地進行優(yōu)化，使之能夠充分地滿足自動化及智能化的需求。另外，還要把機器人自動裝配和手工裝配兩種方式進行對比，分析兩者間的利弊。從而使工業(yè)機器人自動裝配線的性能的優(yōu)化。例如，通過分析和研究獎裝配的步驟進行簡化，使裝配的動作能夠更加簡單和高效，或者在指定的工位進行零件的安裝，從而使工作的流程得以簡化，使產品的裝配時間得以縮減，使工業(yè)機器人自動裝配線的效率得到提高[2]。

3.3合理構思每一個工位的裝配動作

由于所裝配的零件的特點以及裝配的要求都不盡相同，因此對不同的工位的裝配動作進行分析，看工業(yè)機器人的裝配功能是否在本工位適用，發(fā)現(xiàn)每一個工位裝配動作存在的缺陷，不斷地進行重復性的實驗，從而完善工位的裝配動作，保證不同的宮位擁有不同的功能，從而使工業(yè)機器人與裝配設備完美的契合，是產品的零件組裝、加油、裝箱以及檢測能夠順利地完成。

3.4裝配零件的改造設計

要對需要裝配的零件進行改造和設計，而使零件更加適合于自動化的裝配生產線。提高自動裝配的效果。對裝配零件的改造設計，要根據(jù)工業(yè)機器人自動裝配線的設計方案來進行分析，結合自動化的裝配生產線對零件的結構形式進行創(chuàng)新，從而保證更加適合于智能化和自動化的裝配，從而更加容易簡化生產線的從事方式，提高定位的精確度，使裝配出來的產品質量能夠符合要求，同時，使設備的故障率得降低，生產效率得到保證[3]。

3.5構建良好的控制系統(tǒng)

若想保證工業(yè)機器人自動化裝配線的穩(wěn)定運行，需要構建出一個良好的控制系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)主要由數(shù)據(jù)層，物理層以及人機交互平臺三部分組成。其中，數(shù)據(jù)層在控制系統(tǒng)中十分的重要。自動化的裝配線中還有大量的數(shù)據(jù)，特別是自動化設備和物理層之間的數(shù)據(jù)傳輸。在構建時可以采用以太網技術，這一技術的應用及用線量較少，數(shù)據(jù)傳輸效果較好。物理層，其主要的功能是對生產過程中的各項數(shù)據(jù)進行收集，同時，對這些數(shù)據(jù)進行感知。由于物理成龍的設備具有開放性，EPA以及PLC技術的應用，保證了與數(shù)據(jù)層之間的數(shù)據(jù)的傳輸和交換，同時對各項設備的運行實況能夠及時準確地掌握，使工業(yè)機器人的動作路徑清晰準確，從而能夠對各項指令進行很好的完成。人機交互平臺是整個控制系統(tǒng)之中的關鍵。他對裝配線的操作實況進行顯示，對整個工作流程進行管理。系統(tǒng)的運行參數(shù)潔柔人機交互平臺來進行控制，同時可以及時地發(fā)現(xiàn)運行中存在的問題，有相關的技術人員采取針對的措施，及時地進行排解，保證整個裝配線運行的順暢。人機交換平臺的中控操作軟件可以選擇浙大中控的Configuratiom或者A d-vantrolpro。觸摸屏可以使用siemens觸摸屏[4]。

3.6加強安全防護

工業(yè)機器人自動化裝配線雖然劃分出了不同的區(qū)域，設備的運行也限定在一定的范圍內。但是仍然會出現(xiàn)部分重疊的情況，因此，在運行過程中會發(fā)生碰撞的現(xiàn)象，為安全生產埋下隱患。因此，一定要建立健全的安全系統(tǒng)，加強安全的保護措施，對重疊的區(qū)域進行有效的控制。同時針對控制系統(tǒng)的復雜性，對工業(yè)機器人的各項參數(shù)進行合理的調配，確保其能夠準確而高質量地完成下達的指令。例如，從硬件措施上進行加強，設立起監(jiān)控系統(tǒng)，提高抗干擾的能力?；蛘呤抢肞LC技術，做好預警系統(tǒng)，及時地對故障點進行預警，從而保證裝配線的安全運行。同時，構建模擬仿真系統(tǒng)并進行離線編程的操作，根據(jù)實際的生產需求來進行裝配線的設計，仿真機器人的速度以及負載能力、運動的路徑，從而加強運行的安全保護[5]。

4工業(yè)機器人自動化裝配線的技術要點

在工業(yè)生產中，由于工業(yè)生產的勞動強度較高，且流水線的方式具有一定的危險性，而工業(yè)機器人組件的自動化裝配線，可以代替人來進行生產活動，對于不同的裝配生產任務，生產線的構建也存在著很大的區(qū)別，但在研制和構建過程中應當注意以下幾點技術要點。

4.1 輸送技術

產品的裝配有一個極其復雜的流程，而其中的核心就是輸送技術。輸送技術的優(yōu)劣不但決定著生產線的結構方式，同時，還對定位的精確度以及生產效率和成本有著直接的影響。因此，在進行工業(yè)機器人自動化裝配生產線的研制和構建時，需要優(yōu)化傳輸技術。目前，由于直接輸送定位技術具備的傳輸速度較快，定位十分準確，且生產效率較高特點，因此，在進行自動化裝配生產線組建時十分受到青睞，應用得較為廣泛[6]。

4.2 裝配專機

由于產品的不同，對于裝配的需求也就不同，因此，裝配裝機也成為了工業(yè)機器人自動裝配生產線研究以及組件的重要內容。在進行研制和組建時，要根據(jù)產品的類型和特點進行裝配專機的設計，從而保證工業(yè)機器人裝配生產線的自動化性能。舉個簡單的例子，在進行裝配時，需要對兩個或兩個以上的產品進行裝配，而這就要求裝配專機但性能必須滿足這一需求，能夠對數(shù)量較多的產品進行同時的作業(yè)，并使裝配的質量得以保證。

4.3 工業(yè)機器人以及末端操作器也是其中的要點

在裝配生產線運行時，需要大量的機器人來完成一些復雜的裝配任務，因此，對于機器人的作業(yè)方式進行仔細的研究和論證，通過對氣吸式、卡裝飾等多種抓取方式的，保證機器人的裝配功能，使之能夠更好地完成裝配任務。而末端操作器是使裝配工作能夠順利完成的保證，是其中重要的設備之一，因此，要對這些機器進行創(chuàng)新和開發(fā)，保證生產的順利進行[7]。

4.4 要加強工業(yè)機器人自動裝配生產線的巡查與維護

工業(yè)機器人自動裝配線的智能化與自動化的特點，使之能夠獨立地完成復雜的裝配任務，但機械并不是萬能的，在運行的過程中，仍然會出現(xiàn)故障。因此，需要完善的監(jiān)控系統(tǒng)，加強對工業(yè)機器人自動裝配線的監(jiān)管，同時，安排相關的操作人員進行巡檢，定期定時地進行巡查與維護，避免因機械故障造成的重大經濟損失。另外，要定期地對設備進行維護和檢修，及時地發(fā)現(xiàn)其中存在的問題和故障隱患，并加以解決，提高生產線的性能，使工業(yè)機器人自動裝配生產線的使用壽命得以提升[8]。

5結語

工業(yè)機器人與裝配生產線的結合，提高了裝配的效率以及質量，其在機械、儀表、家電等產品的裝配中得以廣泛的應用。隨著市場競爭的激烈，企業(yè)若想在競爭中保持優(yōu)勢，只有加大科技的投入，應用先進的生產技術，才能夠保證產品的質量，降低生產成本的投入，提高生產效率和經濟效益，保證企業(yè)的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展。

參考文獻

[1]楊桂林.工業(yè)機器人運用技術[J].中國科學院院刊，2015，30（6）：785-792.

[2]曾憲偉.工業(yè)機器人在壓縮機泵體生產線自動化改造的應用[D].南昌：華東交通大學，2016.

[3]魯嘉淇.淺析基于視覺識別的自動化技術在快遞企業(yè)中的應用——以順豐自動分揀機器人為例[J].中國戰(zhàn)略新興產業(yè)，2017（12）：132-133.

[4]王欣. 汽車輕量化車身智能工廠精益化設計方案研究[D].長春：吉林大學，2018.

[5]崔岳，郭敏，徐英培.從簡單機器人系統(tǒng)到基于總線通信的柔性系統(tǒng)升級淺析[J].裝備維修技術，2019（3）：27.

[6]高天宇.基于復雜性的人機協(xié)作裝配任務分配問題研究[D].長春：吉林大學，2020.

[7]劉雙虎，門峰，董方岐.淺析我國汽車行業(yè)智能制造裝備發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)[J].內燃機與配件，2020（7）：216-219.

[8]曹月真，薛鶴娟，王素芹.自動化技術在塑料產品領域的應用分析[J].塑料科技，2021，49（9）：116-119.