機器人在汽車制造中應(yīng)用
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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)進步與發(fā)展，當(dāng)前制造業(yè)已經(jīng)進入智能化時代，汽車制造領(lǐng)域中逐步應(yīng)用工業(yè)機器人，機器人發(fā)展呈現(xiàn)智能化。通過合理利用機器人，可以改善傳統(tǒng)制造方法的不足，提高汽車制造質(zhì)量與效率。文中以汽車制造領(lǐng)域為著手點，分析機器人的優(yōu)勢，探討汽車制造領(lǐng)域中如何有效應(yīng)用機器人，推動汽車制造產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。
關(guān)鍵詞：汽車制造；機器人；具體應(yīng)用
隨著汽車生產(chǎn)行業(yè)中廣泛應(yīng)用工業(yè)機器人，整個行業(yè)已經(jīng)從勞動密集型行業(yè)逐漸向技術(shù)密集型行業(yè)轉(zhuǎn)變，實現(xiàn)汽車制造產(chǎn)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，這一切都離不開技術(shù)發(fā)展。我國有著龐大的人口技術(shù)與經(jīng)濟體量，這就決定了工業(yè)機器人在汽車行業(yè)應(yīng)用的普遍性，解決以前很多產(chǎn)業(yè)中存在的問題，顯著提高工作質(zhì)量與效率。因此，研究汽車制造領(lǐng)域中機器人的應(yīng)用具有現(xiàn)實意義。
1汽車制造智能化及自動化的價值
汽車制造的智能化及自動化，可以改善傳統(tǒng)焊接技術(shù)的不足，提高汽車制造質(zhì)量，具體體現(xiàn)在以下幾方面：
1.1提高焊接安全性
在技術(shù)的推動下，應(yīng)用智能化及自動化技術(shù)進行汽車制造，具有自動監(jiān)視、自動報警以及自我保護的功能。在汽車焊接過程中，一旦出現(xiàn)故障，系統(tǒng)會立即啟動保護措施，降低安全事故發(fā)生的概率，提升制造的安全性與可靠性。
1.2提高管理的效率
由于智能化及自動化技術(shù)本身具有很強的綜合性，在實際應(yīng)用中，技術(shù)綜合了網(wǎng)絡(luò)科技、計算機、機械制造以及自動化控制等多個領(lǐng)域和科技，為汽車制造企業(yè)提供更加智能化的控制服務(wù)，這對于提升管理人員的管理水平，提升工作效率具有非常重要的現(xiàn)實意義。
1.3提示使用性能
在智能制造系統(tǒng)中，可以借助數(shù)字現(xiàn)實和程序控制的方法，對制造情況進行調(diào)整控制，從而簡化操作流程，提升工作效率。對于高級的智能化及自動化技術(shù)，還能通過對控制對象的數(shù)學(xué)模型和外部參數(shù)的調(diào)整，自動選擇最優(yōu)的工作程序，為推動智能制造的自動化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化打下基礎(chǔ)。
2工業(yè)機器人運用時的先決條件分析
工業(yè)機器人本身具有一定的智能化特點，在工作時，通過接收信息系統(tǒng)的操作指令，按照預(yù)習(xí)設(shè)定的程序開始完成各種動作，從而幫助進行生產(chǎn)操作更好地滿足預(yù)期的需求。機械臂作為機器人發(fā)揮功能的重要部門，本身就是對人類手臂的一種模擬，因此需要引入較高精確度的電子機械技術(shù)完成相應(yīng)的動作流程。
2.1高精度的零部件
當(dāng)前市場中工業(yè)機器人大多還應(yīng)用于精密制造的領(lǐng)域，可以進一步提升加工精度。在應(yīng)用機器人時，需要設(shè)定相應(yīng)的生產(chǎn)程序，嚴(yán)格依照企業(yè)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，保證生產(chǎn)質(zhì)量和效果。在工業(yè)機器人的制造中，需要保證電機、機械臂等設(shè)備的運作。如果程序控制出現(xiàn)問題，將會導(dǎo)致產(chǎn)品的生產(chǎn)與實際發(fā)生偏離，對其后續(xù)使用和推廣造成嚴(yán)重影響。
2.2高精度傳動系統(tǒng)
工業(yè)機器人的應(yīng)用得到人們的廣泛關(guān)注，由于具備非常明顯的優(yōu)勢，因此也成為我國工業(yè)發(fā)展的重要趨勢。其中，工業(yè)機器人在工業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下兩個方面：一，六軸旋轉(zhuǎn)；二，直線運動。所謂的六軸旋轉(zhuǎn)即機器人工作時屬于旋轉(zhuǎn)類運動，直線機器人通常用于上下料的操作。動力傳遞在機器人的應(yīng)用方面具有重要影響，對于末端操作的精確度也會有很大的影響。工業(yè)機器人在應(yīng)用時對精準(zhǔn)度有著較高的要求。相對于發(fā)達國家，我國的機器人制造技術(shù)還有待提升，目前不能制造高精度的減速器，我國的減速器通常都是從日本進口的。傳動系統(tǒng)的精確度直接影響動力系統(tǒng)的連接，對生產(chǎn)的精確度具有直接的影響。
2.3機器人裝配精度
工業(yè)機器人在制造階段如果出現(xiàn)裝配問題，將會影響機器人末端的精準(zhǔn)度判斷，從而對整個生產(chǎn)線造成非常不利的影響。因此在實際的生產(chǎn)應(yīng)用過程中，需要全面對零部件的裝備情況和設(shè)計情況進行綜合考慮，從而保證各個環(huán)節(jié)在運行時不會出現(xiàn)偏差，保證機器人的加工精度。
2.4機器人的精度保持效果以及末端負載能力
對于工業(yè)機器人的應(yīng)用而言，在初始階段的應(yīng)用效果較好。隨著時間的延長，由于零部件出現(xiàn)了不同程度的磨損，對于生產(chǎn)末端的精度也會造成不同程度的影響。這種狀況造成的原因如下：第一，由于零件的磨損，精確度的保持存在一定的困難。對于機器人而言，長期保持單一重復(fù)動作，在精度上又有著較高的要求，因此會對機器人本身造成一定的干擾。第二，誤差會隨著使用時間的延長而增加，將會大大影響末端的操作準(zhǔn)確性。
3汽車制造的智能化及自動化發(fā)展分析
3.1智能監(jiān)測技術(shù)分析
在汽車制造過程中，智能化技術(shù)的自動化控制應(yīng)用策略還體現(xiàn)在監(jiān)控設(shè)計方面。首先是集中式的監(jiān)控設(shè)計，這種設(shè)計方式可有效避免外界控制，而且運營維護也比較簡單。在集中化的監(jiān)控設(shè)計中，不僅不會因步驟繁瑣與設(shè)計理念的差異而受到限制，其監(jiān)控運行過程中只需對集中管理理念進行體現(xiàn)即可。當(dāng)然，集中式的監(jiān)控設(shè)計也有其弊端存在，也就是會使處理器負荷大幅增加，進而降低處理器的運算速度。其次是遠程化的監(jiān)控設(shè)計方式，這種設(shè)計方式能降低電力資源的傳輸難度，安裝費用也不高，并且遠程監(jiān)控具有較高的可靠性，不過仍有其局限性存在，會受到各種因素的限制而導(dǎo)致其通信速度下降。因此，對于小型的電氣工程，適合采用遠程化的監(jiān)控設(shè)計方式。
3.2采集各軸電機運動的位置
智能化技術(shù)主要指借助一定程序?qū)崿F(xiàn)對機械設(shè)備的科學(xué)化控制，使其能夠像人一樣具備一定思維或有條理的處理一些簡單事情。隨著科技的發(fā)展，智能化技術(shù)已經(jīng)超越傳統(tǒng)計算機研究的范圍，開始具備網(wǎng)絡(luò)化以及綜合性特點，針對各領(lǐng)域的發(fā)展都有一定價值，因此研究和開發(fā)意義重大。比如，再制造加工業(yè)中，產(chǎn)品的生產(chǎn)可以完全依托智能化技術(shù)或者相應(yīng)程序進行控制，科學(xué)設(shè)計和生產(chǎn)，不僅是對人力的節(jié)約，同時提升生產(chǎn)效率，減少操作失誤，這就是智能化技術(shù)的優(yōu)勢。為發(fā)揮工業(yè)機器人的應(yīng)用效能，在實際組裝時需要進行嚴(yán)格的檢測和校驗。針對六軸旋轉(zhuǎn)機器人來說，主要采用伺服電機，通過編碼器實現(xiàn)對機器人旋轉(zhuǎn)角度的檢測和控制。針對直線運動機器人來說，可以借助限位擋塊對其氣缸機械臂的運動精度進行調(diào)整和控制。但是在實際操作中，還是要借助電子檢測設(shè)備對機器人實際生產(chǎn)和運動狀態(tài)進行監(jiān)測，如此便于故障的發(fā)現(xiàn)和處理，保證其各項操作的精準(zhǔn)度。
3.3實現(xiàn)內(nèi)部部件自我檢測
對于工業(yè)機器人而言，其核心部件就是各肘關(guān)節(jié)臂上安裝的減速器，主要用于維持機器人運動的穩(wěn)定性。因此，技術(shù)人員通常會在減速器的基礎(chǔ)上安裝振動傳感器。通過監(jiān)測振動數(shù)據(jù)判斷機器人的工作狀態(tài)。如果其震動頻率和日常數(shù)據(jù)監(jiān)測一致，則說明機器人處于穩(wěn)定的工作狀態(tài)中；如果存在振幅過大、振動頻率過快，就說明減速器在運行過程中出現(xiàn)故障，需要技術(shù)人員根據(jù)實際情況進行分析和檢測，進而根據(jù)需要對震動頻率進行調(diào)整，確保其運行穩(wěn)定。
3.4劃定機器人運動軌跡
在規(guī)劃并設(shè)計機器人運行軌跡時，需要參考企業(yè)實際生產(chǎn)需求。而且機器人運動軌跡設(shè)計需要借助計算機程序完成。因此技術(shù)人員需要將工業(yè)機器人的運動位置與企業(yè)生產(chǎn)的要求結(jié)合，以數(shù)據(jù)的形式控制設(shè)備，而且計算機系統(tǒng)可以借助運動學(xué)公式對整個運動軌跡進行優(yōu)化設(shè)計，合理設(shè)置運動量。然后通過驅(qū)動器將計算出的運動量上傳給驅(qū)動電機，確保傳動軸按照運動軌跡科學(xué)運轉(zhuǎn)。滿足實際生產(chǎn)需求的前提下，保證機器人運行穩(wěn)定，始終在預(yù)期軌道內(nèi)平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。
3.5優(yōu)化機器人運行環(huán)境
就工業(yè)機器人生產(chǎn)而言，也屬于高精密設(shè)備加工的范疇，其日常的環(huán)境會對內(nèi)部的機械部件造成直接影響。為保證設(shè)備能夠擁有一個安全穩(wěn)定的環(huán)境，管理人員需要全面落實管理制度，使用機電一體化技術(shù)對周邊的環(huán)境進行嚴(yán)格控制，尤其是溫度和濕度情況。在日常的管理和維護工作中，技術(shù)人員需要全面把控機器人工作環(huán)境的安全性，根據(jù)實際需要對周邊環(huán)境進行科學(xué)調(diào)控，以免因為環(huán)境因素影響其正常工作狀態(tài)。焊接機器人在汽車制造過程中具有很強的優(yōu)勢，其作用也比較多樣化。機器人焊接技術(shù)不僅可以進行焊裝，而且也可以根據(jù)車身部位的不同來選擇不同的焊接機器人技術(shù)。在焊接汽車車門時，運用點焊機器人技術(shù)能夠高效完成車門的焊接。同時運用弧焊機器人能夠有效完成合成件的取送工作，有效的節(jié)約人力成本，提升汽車制造的效益。在現(xiàn)代汽車的制造過程中，合理、靈活地運用焊接機器人技術(shù)，能夠推動汽車焊接技術(shù)逐漸向自動化、智能化、現(xiàn)代化的方向發(fā)展與演變，并推動汽車制造行業(yè)發(fā)展速度、發(fā)展水平得到更好提升。
4結(jié)語
總之，隨著5G技術(shù)推廣與成熟，汽車制造領(lǐng)域中機器人的覆蓋率將不斷提升，越來越多具有學(xué)習(xí)能力的智能機器人將進入到汽車制造車間，直接取代很多工種。甚至隨著3D打印技術(shù)的發(fā)展，將來汽車制造中將不再需要工人操作，實現(xiàn)自動化生產(chǎn)整車。文中分析汽車制造領(lǐng)域中應(yīng)用機器人的應(yīng)用，旨在為類似研究提供借鑒。
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作者:梅榮娣 單位:江蘇省常州劉國鈞高等職業(yè)技術(shù)學(xué)校
