工業(yè)機(jī)器人在智能制造中應(yīng)用

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摘要：伴隨著我國社會經(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)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，受到了人們的青睞，也越來越多的被應(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，并對未來工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢做了一些展望。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；智能制造；工業(yè)制造

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)用開辟了一條新的路徑。由于我國對工業(yè)機(jī)器人的研究起步較晚，相比于西方發(fā)達(dá)國家還有著不小的差距，但對于我國工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷完善和創(chuàng)新將會為傳統(tǒng)制造業(yè)帶來顛覆性的變化，使得“中國制造”向著“中國智造”的方向轉(zhuǎn)變。因此只有不斷加強(qiáng)對人才的培養(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，并通過接收到人類設(shè)定的相關(guān)指令來完成各種高難度、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、物流倉儲以及交通運(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，對于機(jī)器人來講，它的大腦指的是自動(dòng)控制程序，并通過設(shè)定相關(guān)參數(shù)和發(fā)送具體指令來指示機(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)用于倉儲物流領(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

隨著對工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷創(chuàng)新和研究，再加上對控制系統(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)為主的無人操作過程有了實(shí)現(xiàn)的可能，通過工業(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，企業(yè)用工成本呈現(xiàn)出連年上漲的趨勢，這為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益帶來了很重的負(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發(fā)展的必然趨勢。傳統(tǒng)的人力用工往往存在著很多的問題，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，將會給企業(yè)的正常運(yùn)營帶來很大影響。而相對來說，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，工人長期在這種環(huán)境中工作有可能會引發(fā)健康問題，這時(shí)利用機(jī)器人來代替工人，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?、鍛造沖壓等。機(jī)器人能夠勝任一些精密度要求比較高的工作，比如：微米級或者原子級的加工工藝。另一方面隨著企業(yè)數(shù)量不斷的增加，對于工人的需求量也在不斷增加，而相對的人力勞動(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，在我國目前智能制造中對于工業(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)，通過掃描系統(tǒng)，控制器可以根據(jù)機(jī)器人的掃描結(jié)果來判斷何時(shí)運(yùn)輸工件[3]。工業(yè)機(jī)器人還可以使用視覺傳感器來進(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)過程中可以根據(jù)工件形態(tài)和重量的不同來對機(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，在每臺汽車的制造過程中大約有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。而弧焊機(jī)器人主要是由液壓驅(qū)動(dòng)的，可以通過工作路徑以及速度的設(shè)定來輔助機(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，汽車在被生產(chǎn)出來之后要經(jīng)過各種嚴(yán)格的檢測才能夠下線進(jìn)行銷售[4]。機(jī)器人檢測系統(tǒng)包括視覺傳感器和測量控制模板兩個(gè)部分，其工作原理為，通過視覺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)行對比，以確定是否存在誤差。機(jī)器人檢測不僅能夠準(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

由于我國工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)和應(yīng)用起步相對較晚，和西方發(fā)達(dá)國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外進(jìn)口。針對這些問題，相關(guān)部門還應(yīng)加強(qiáng)對工業(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)平臺和工業(yè)云平臺，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)門檻相對較高，專業(yè)人才相對較少，因而要想加強(qiáng)對于工業(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。首先來講，相關(guān)部門應(yīng)完善對于自動(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)，對于智能制造的企業(yè)來講，也應(yīng)加強(qiáng)對于專業(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

綜上所述，對于工業(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，隨著越來越多的企業(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)器人未來為代表的智能制造技術(shù)在未來將會應(yīng)用到人們工作和生活的各個(gè)領(lǐng)域之中。加強(qiáng)對于工業(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，不斷推動(dòng)智能制造向前發(fā)展。

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作者:高昕葳 單位:甘肅林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院