劉永安，余天榮

（廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣東廣州 510530）

工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用研究

劉永安，余天榮

（廣州數(shù)控設(shè)備有限公司，廣東廣州 510530）

介紹了工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展歷程、應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)做出了展望。隨著經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，生產(chǎn)自動(dòng)化、智能化已經(jīng)成為了社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，由更加智能的生產(chǎn)工具來(lái)代替人工進(jìn)行生產(chǎn)也成為了生產(chǎn)力發(fā)展的必然要求，為了滿足日益增長(zhǎng)的生產(chǎn)力需求，在此前提下工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。隨著工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)開(kāi)始廣泛的應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)域。

工業(yè)機(jī)器人；發(fā)展；應(yīng)用

1 機(jī)器人的發(fā)展和現(xiàn)狀

1959年，美國(guó)的英格伯格和德沃爾制造出第一臺(tái)機(jī)器人，最初的機(jī)器人只可以實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的示教再現(xiàn)，此時(shí)的機(jī)器人，每個(gè)動(dòng)作都需要操作人員通過(guò)示教盒用程序進(jìn)行控制，機(jī)器人沒(méi)有對(duì)外界進(jìn)行反饋和判斷的能力，只能使用于簡(jiǎn)單重復(fù)生產(chǎn)動(dòng)作。但此類(lèi)工業(yè)機(jī)器人成本低，控制簡(jiǎn)單，到現(xiàn)在依然有大量這樣的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)用于并不復(fù)雜的生產(chǎn)線當(dāng)中。

現(xiàn)代的機(jī)器人最大的特點(diǎn)就是配備很多傳感器，最普遍的就是給機(jī)器人配備視覺(jué)定位系統(tǒng)，這就相當(dāng)于給機(jī)器人加上一雙眼睛，這時(shí)機(jī)器人可以通過(guò)接收外界信息對(duì)外界進(jìn)行反饋，具有一定的智能性，具有自我調(diào)節(jié)的能力，這部分已經(jīng)成為了工業(yè)機(jī)器人研發(fā)和應(yīng)用的熱點(diǎn)，越來(lái)越多帶有視覺(jué)定位系統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人被運(yùn)用于生產(chǎn)當(dāng)中，這可以提高生產(chǎn)的智能化和柔性化。除了給機(jī)器人視覺(jué)感知之外，還會(huì)逐漸地給它帶來(lái)聽(tīng)覺(jué)和觸覺(jué)等其他方面的感知，以提高機(jī)器人的智能程度，這也是最能體現(xiàn)現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人發(fā)展水平和主流的地方?，F(xiàn)在的工業(yè)機(jī)器人雖然可以有一定的感知能力，并能夠進(jìn)行調(diào)節(jié)適應(yīng)，但并不具備獨(dú)立判斷，推理和決策的能力，賦予機(jī)器人智能思維，實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)化、智能化生產(chǎn)，這將會(huì)是機(jī)器人未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。

經(jīng)過(guò)這么多年的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的類(lèi)型和系列日益完善，其負(fù)載等級(jí)也從幾千克到一千多千克，其中最常見(jiàn)的通用型機(jī)器人，主要有六關(guān)節(jié)工業(yè)機(jī)器人、并聯(lián)機(jī)器人和碼垛機(jī)器人。同時(shí)工業(yè)機(jī)器人的性能也得到了極大的提高。現(xiàn)在工業(yè)機(jī)器人的末端輸出速度可以達(dá)到數(shù)米每秒以上的速度，重復(fù)定位精度可以達(dá)到0.03 mm以上，負(fù)載可以達(dá)到1 300 kg。

2 工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

2.1 用于搬運(yùn)

搬運(yùn)是生產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人的最初應(yīng)用，也是目前為止最廣泛的用途之一。得益于機(jī)器人速度、精度、穩(wěn)定性等方面性能的提高，搬運(yùn)機(jī)器人可以搬運(yùn)的東西越來(lái)越多。同時(shí)由于機(jī)器人系列化的完善，機(jī)器人的負(fù)載也越來(lái)越大，可以滿足大部分行業(yè)對(duì)產(chǎn)品貨物搬運(yùn)的要求。和傳統(tǒng)生產(chǎn)線上的機(jī)械手相比，工業(yè)機(jī)器人所占空間更小，工作方式更加的靈活。其中由于六關(guān)節(jié)機(jī)器人定位精度高，動(dòng)作靈活，廣泛應(yīng)用于機(jī)床的上下料，生產(chǎn)線的上下料，和機(jī)器人間的對(duì)接?，F(xiàn)在普遍都為這些機(jī)器人加上了視覺(jué)定位系統(tǒng)[1]，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化和柔性化生產(chǎn)。并聯(lián)機(jī)器人負(fù)載能力較低，但速度極高，因此經(jīng)常用于生產(chǎn)線上小件零件的上下料和堆放，可以大力提高生產(chǎn)速度。如圖1，四軸的碼垛機(jī)器人具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定、操作簡(jiǎn)單、負(fù)載大等特點(diǎn)，目前碼垛機(jī)器人的最大負(fù)載已經(jīng)達(dá)到了1 300 kg。而且由于碼垛機(jī)器人本身的平行四連桿機(jī)構(gòu)，可以保證末端輸出盤(pán)與地面水平，從而可以保證搬運(yùn)貨品可以平穩(wěn)碼放，因此碼垛機(jī)器人非常適合用于大批貨品的搬運(yùn)碼垛，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用于各種場(chǎng)合的貨品搬運(yùn)，以降低人的勞動(dòng)強(qiáng)度，而且極大地提高了生產(chǎn)的效率和速度。如圖2，并聯(lián)機(jī)器人因其動(dòng)作靈活，速度快，易搭配視覺(jué)系統(tǒng)的特點(diǎn)，也被廣泛用于各種輕載的、形狀不一的產(chǎn)品。

圖1 廣州數(shù)控四軸碼垛機(jī)器人

圖2 廣州數(shù)控并聯(lián)機(jī)器人

2.2 用于焊接

焊接機(jī)器人是目前應(yīng)用最廣泛的一類(lèi)工業(yè)機(jī)器人[2]，在各國(guó)機(jī)器人應(yīng)用比例中大約占總數(shù)的40%～60%。焊接機(jī)器人其實(shí)就是在焊接生產(chǎn)領(lǐng)域代替焊工從事焊接任務(wù)的工業(yè)機(jī)器人，這些焊接機(jī)器人中有的是為某種焊接方式專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的，而大多數(shù)的焊接機(jī)器人其實(shí)就是通用的工業(yè)機(jī)器人裝上某種焊接工具而構(gòu)成的?，F(xiàn)在已經(jīng)有各種各樣的行業(yè)開(kāi)始運(yùn)用機(jī)器人進(jìn)行焊接。由于機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)較人工更加平穩(wěn)，因此焊接機(jī)器人的焊接質(zhì)量也較穩(wěn)定。新型焊接機(jī)器人都滿足可在0.3 s內(nèi)完成50 mm位移的最低功能要求，可以在短時(shí)間內(nèi)快速移位，非常適合運(yùn)用于點(diǎn)焊，可以極大地提高焊接速度，提高生產(chǎn)效率。而且焊接現(xiàn)場(chǎng)一般環(huán)境非常惡劣，對(duì)人體有很大的傷害，用機(jī)器人焊接可以改善工人的勞動(dòng)條件，保障工人身體健康?，F(xiàn)在焊接機(jī)器人已經(jīng)廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、工程機(jī)械、金屬結(jié)構(gòu)和軍工工業(yè)等行業(yè)。尤其是在車(chē)輛行業(yè)中，焊接機(jī)器人特別適合車(chē)輛行業(yè)中的流水線式、大批量的生產(chǎn)模式，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外先進(jìn)的汽車(chē)企業(yè)基本上都已經(jīng)在使用機(jī)器人代替人工焊接，圖3為廣州數(shù)控機(jī)器人在現(xiàn)場(chǎng)正進(jìn)行焊接操作。

2.3 用于噴涂和其他應(yīng)用

噴涂機(jī)器人同樣被大量地應(yīng)用在汽車(chē)、家具、電器以及搪瓷等行業(yè)。工業(yè)化社會(huì)的發(fā)展，要求產(chǎn)品生產(chǎn)車(chē)間高強(qiáng)度、高效率地完成噴涂工藝，由于此工藝易對(duì)人體健康造成損害，噴涂機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。關(guān)節(jié)型工業(yè)機(jī)器人加上密封設(shè)計(jì)，加上其自由度大、速度快、工作空間運(yùn)行靈活的特點(diǎn)，尤為適合有復(fù)雜運(yùn)行軌跡的運(yùn)行操作。

The Applications and Research on Industrial Robots

LIU Yong-an，YU Tian-rong
（GSK CNC Equipment Co.，Ltd，Guangzhou 510530，China）

This paper describes the development of industrial robots and its present application status.Also the paper makes an outlook on the development trends of industrial robot technology.As the continuous development of science and technology，the production automation and intelligence have become an inevitable trend of social development.Use tools that more intelligent to replace manual operation has become a necessary requirement for the development of productive forces，that give birth to industrial robots technique. With the continuous development of industrial robots technique，industrial robots have been widely used in various fields of social production.

industrial robots；development；application

TP242

A

1009－9492(2014)02－0052－02

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.02.015

2013－12－31