朱季澤

（中國航空制造技術(shù)研究院， 北京 100024）

引言

工業(yè)機器人是高科技發(fā)展的產(chǎn)物。在工業(yè)發(fā)展中科學利用該技術(shù)，可以人工智能代替人力手工，提高生產(chǎn)效率，節(jié)約生產(chǎn)成本，進而促進工業(yè)發(fā)展更優(yōu)化。關(guān)注于此，根據(jù)工業(yè)機器人的基本概念、應用范圍、自動化應用、發(fā)展前景來具體分析工業(yè)機器人的技術(shù)應用。

1 工業(yè)機器人基本概述

1.1 工業(yè)機器人概念與發(fā)展

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域研發(fā)的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置。它在工作中，是依靠自身的動力以及控制力來執(zhí)行命令，實現(xiàn)相關(guān)操作的。作為社會經(jīng)濟發(fā)展的產(chǎn)物，工業(yè)機器人大致經(jīng)歷了三個發(fā)展階段，完成了由再現(xiàn)型機器人到感覺型機器人，再到人工智能機器人的轉(zhuǎn)變。工業(yè)機器人由此發(fā)展不斷完善，更好地為工業(yè)發(fā)展貢獻力量。在工業(yè)應用中，它能夠按照人類的指令行動，還可以按照提前輸入的程序?qū)嵤┎僮?。這極大地解放了人力資源，提高了工業(yè)生產(chǎn)的效率，加快了工業(yè)生產(chǎn)自動化的進程。這能夠大力轉(zhuǎn)變經(jīng)濟發(fā)展方式，增強我國工業(yè)的科技競爭水平。

1.2 工業(yè)機器人發(fā)展特點

工業(yè)機器人是為工業(yè)生產(chǎn)制造服務的，它主要具有以下幾個特點。第一，可以編程。生產(chǎn)自動化還可以進一步發(fā)展，以此達到柔性啟動化。這樣。工業(yè)機器人就可以隨著生產(chǎn)場景的變化進行程序的二次開發(fā)和在編寫，這對于柔性制造具有重要作用。第二，可以擬人。工業(yè)機器人的主要用途為代替人員進行重復和重負荷的操作，特別是操作一些高精度要求，還有高危險性的工作[1]。因此，工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中充分參考人的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)功能，像機器人都有類似人的大臂、小臂、手腕、手爪等。隨著技術(shù)的精進，現(xiàn)在很多工業(yè)機器人配備了“生物傳感器”，通過對觸感、力量、視覺、聲音、語言等的感知，增強對周遭環(huán)境的判斷與適應能力。第三，具有通用性，這是根據(jù)機器人的作用范圍而言的。工業(yè)機器人作為成熟的標準化運動執(zhí)行機構(gòu)，其自身結(jié)構(gòu)特征和運動控制系統(tǒng)均為標準化設(shè)計。通過更換不同末端執(zhí)行器，可使工業(yè)機器人完成不同作業(yè)任務。此外，縱觀工業(yè)機器人的發(fā)展，我們可以看到它是多種技術(shù)綜合起作用的。它的發(fā)展，必將還會反作用于這些技術(shù)，推動它們不斷前進。

2 工業(yè)機器人應用范圍

工業(yè)機器人的應用非常廣泛，筆者在此將選取幾點進行具體說明。

1）工業(yè)機器人在焊接領(lǐng)域的應用。就目前的發(fā)展來說，工業(yè)機器人在焊接工作中表現(xiàn)良好。它在焊接工作中主要作用于弧焊與點焊。弧焊一般是用于汽車工業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的，它可對不規(guī)則的或是較寬的焊縫進行有效焊接。在具體的實踐過程中，首先需要做好機器人的就位工作，將之放置于需要焊接的部位。確定機器人位置的同時，還要固定好焊接部位。此時機器人就可以操作，按照早已設(shè)定的程序工作。而且，一般情況下不需要增設(shè)外接傳感器。如果焊接部位的形狀不規(guī)則時，焊接工作軌跡就相對復雜，要在機器人焊接作業(yè)工具的前面放置安放傳感器。這有利于機器人接收關(guān)于不規(guī)則軌跡的信息，通過人工智能做好弧焊工作。

2）工業(yè)機器人在噴漆領(lǐng)域的應用。噴漆使用的材料一般都包含著損害人體健康的成分，所以人工噴漆容易對工人的身體健康造成危害。而且，噴漆工作追求精細化，人工操作需要投入極大的精力。但人的精力又是有限的，長時間噴漆可能會使操作工人產(chǎn)生疲勞感。這就容易影響噴漆的質(zhì)量，如常見的噴漆不均勻等。為解決人工噴漆存在的上述問題，在實際的工業(yè)生產(chǎn)中，噴漆工作通常是由工業(yè)機器人代勞的。機器人根據(jù)提前輸入的程序展開工作。由于它們輸入的程序編寫科學且精細化，這就保障了機器人的工作質(zhì)量。

3）工業(yè)機器人在惡劣工況下的應用，也是工業(yè)機器人一個重要的應用途徑。其可對零件進行規(guī)范的安裝、移動、拆卸。例如工業(yè)生產(chǎn)中的熱壓加工。這項工作的危險系數(shù)比較高，這是因為它工作的環(huán)境是高溫的爐窯以及危險性指數(shù)高的車床沖壓床。如果人工操作，工人安全健康容易出現(xiàn)問題。所以，就可以規(guī)范使用機器人操作。

3 工業(yè)機器人技術(shù)應用

工業(yè)機器人以高科技為手段指導機器人工作，既能解放勞動力，還能保障工作質(zhì)量。下面將結(jié)合實踐，分析工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的自動化應用。

3.1 機器人焊接應用

焊接機器人承擔的就是焊接工作。根據(jù)焊接工藝的不同，可以選擇不同類型的焊接機器人。在工業(yè)生產(chǎn)中，常見的焊接機器人一般包括點焊機器人、弧焊機器人以及激光焊接機器人等。汽車制造是其應用最廣泛的領(lǐng)域，點焊以及弧焊機器人使用的頻率很高。在汽車制造中，車輛整體的焊接點大約有四千個。且不說焊接難度，只從數(shù)量上看，車輛焊接任務量就非常龐大。如果依靠人工，那就需要投入非常多的勞動力。焊接工作本就要求精細，車輛作為人的代步工具，它對焊接的質(zhì)量要求就更高。所以，為節(jié)約時間、節(jié)省勞動力資源以及保障車輛焊接質(zhì)量，在汽車焊接工作中就可以充分利用焊接機器人。還要加大研發(fā)力度，加強焊接機器人在其他工業(yè)領(lǐng)域的應用。

3.2 機器人裝配應用

在工業(yè)生產(chǎn)中，零部件安裝也是一項任務量龐大的工作。這就需要大量的勞動力參與。機器人作為節(jié)省人力的重要手段，可以科學研發(fā)能夠承擔此項工作的機器人。所以，裝配機器人就應運而生。它最主要的功能就是用于生產(chǎn)線上的零部件安裝。裝配機器人的研發(fā)綜合了多種技術(shù)，包括通訊、光學、自動控制、機械和微電子技術(shù)[2]。研發(fā)人員根據(jù)相應的安裝流程，給機器人編寫合適的程序。就目前在工業(yè)生產(chǎn)來說，安裝機器人主要用于電器制造業(yè)、汽車制造業(yè)。這兩個行業(yè)普遍的特點就是零部件安裝任務量大，而且復雜。安裝機器人功能完備，在安裝時精準度強悍，靈活性也大，所以我們選用這種方式。如汽車的后視鏡、前后擋風玻璃等零件的生產(chǎn)。

3.3 機器人搬運與碼垛應用

搬運機器人主要承擔搬運工作，它是通過末端的執(zhí)行器實現(xiàn)搬運目的的。根據(jù)搬運事物的不同，搬運機器人的末端執(zhí)行器也不盡相同，保持著在形狀、大小等方面的差距。搬運機器人在工業(yè)中的應用范圍非常廣闊，各行各業(yè)幾乎都有搬運需求。像生產(chǎn)線上下料、集裝箱搬運、裝配流水線自動化和沖壓自動化生產(chǎn)等。這都提高了搬運的效率，為企業(yè)節(jié)約了生產(chǎn)成本。

3.4 機器人檢測應用

檢測機器人從事檢測工作，往往具有多維度的附加功能。一般情況下，檢測機器人可以用于電路板、藥品包裝以及半導體的檢測。它通過對傳感器接收的光感、視覺、觸感等信息的檢測，作出判斷。

4 工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展前景

工業(yè)機器人的使用在我國工業(yè)生產(chǎn)中還處于發(fā)展階段。交流是促進發(fā)展的有效手段，不少企業(yè)會進口工業(yè)機器人，他們往往選擇臺灣或日本兩個地區(qū)。國內(nèi)的工業(yè)機器人市場主要位于東部沿海地區(qū)，以北上廣為代表。應用途徑最多的就是制造業(yè)，特別是汽車制造業(yè)。我國是制造業(yè)大國，由于勞動力成本的上升，還有一些工作性質(zhì)，工業(yè)機器人有很大的市場空間?；谶@些情況，我們要加快推動工業(yè)機器人的研發(fā)與使用，推動制造業(yè)良好發(fā)展，提高工業(yè)建設(shè)質(zhì)量。

5 結(jié)語

工業(yè)機器人在社會經(jīng)濟發(fā)展中占有重要地位，所以我們要關(guān)注其發(fā)展。依據(jù)工業(yè)機器人的應用范圍，積極研發(fā)多種類型的機器人，以促進工業(yè)自動化生產(chǎn)，推動社會不斷進步。