鄧澤寧

摘 要 隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)技術(shù)日益成熟，進(jìn)而帶動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用和發(fā)展。本文首先對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)的基本特點(diǎn)作了簡(jiǎn)要介紹，引出了工業(yè)機(jī)器人的概念。然后從工業(yè)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)等方面，深入了解了工業(yè)機(jī)器人的各部分功能和作用。最后從實(shí)踐的角度，對(duì)工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中的具體應(yīng)用做出研究，分析了計(jì)算機(jī)技術(shù)下工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用特點(diǎn)和分工情況，希望能為我國(guó)工業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展貢獻(xiàn)自己的力量。

關(guān)鍵詞 計(jì)算機(jī)技術(shù)；工業(yè)機(jī)器人；應(yīng)用研究

中圖分類號(hào) TP3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A 文章編號(hào) 1674-6708（2019）226-0113-02

工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域是社會(huì)生產(chǎn)的重要組成部分，在計(jì)算機(jī)技術(shù)的推動(dòng)下，工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)也發(fā)生了巨大的變化，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。為了進(jìn)一步了解工業(yè)機(jī)器人的功能特點(diǎn)和應(yīng)用情況，我們有必要對(duì)計(jì)算機(jī)技術(shù)下的工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行研究，使計(jì)算機(jī)技術(shù)與工業(yè)機(jī)器人充分結(jié)合，從而提升工業(yè)機(jī)器人在具體生產(chǎn)過(guò)程中的應(yīng)用水平。這不僅有利于完善工業(yè)機(jī)器人功能，拓展工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍，而且對(duì)我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的整體發(fā)展具有重要意義。

1 計(jì)算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)

計(jì)算機(jī)技術(shù)是基于計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的現(xiàn)代化技術(shù)的總稱。計(jì)算機(jī)技術(shù)在社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)中具有顯著的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用范圍十分廣泛，尤其是在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，計(jì)算機(jī)技術(shù)占據(jù)著重要的地位。計(jì)算機(jī)技術(shù)的特點(diǎn)可以概括為以下幾點(diǎn)：

1）運(yùn)算速度快。先進(jìn)的電子元件和線路設(shè)計(jì)使計(jì)算機(jī)每秒可以執(zhí)行上萬(wàn)條指令，具有驚人的運(yùn)算速度；

2）計(jì)算精確度高。利用計(jì)算機(jī)技術(shù)可以使運(yùn)算結(jié)果精確到小數(shù)點(diǎn)后上億位，極大地降低了工作中的誤差；

3）存儲(chǔ)容量大。存儲(chǔ)功能是計(jì)算機(jī)技術(shù)的重要內(nèi)容，可以對(duì)信息進(jìn)行大量存儲(chǔ)和讀取。

2 工業(yè)機(jī)器人概述

工業(yè)機(jī)器人的概念最早由美國(guó)機(jī)器人協(xié)會(huì)所提出，是指用來(lái)完成機(jī)械設(shè)備零部件和工程部件搬運(yùn)工作，并具備可編程功能的機(jī)器設(shè)備，或者指通過(guò)修改程序設(shè)定來(lái)完成工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中日常工作的機(jī)械設(shè)備和特殊裝置，這也是當(dāng)今國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織所采納的通說(shuō)定義。早期工業(yè)機(jī)器人的設(shè)計(jì)初衷就是為了幫助工人搬運(yùn)物品，設(shè)計(jì)也比較簡(jiǎn)單，就是通過(guò)軸承連接機(jī)械臂來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)。直到1956年，才誕生了世界上首個(gè)可編程的數(shù)字化工業(yè)機(jī)器人，在工業(yè)領(lǐng)域階段化發(fā)展過(guò)程中起到了重要的推動(dòng)作用。

3 工業(yè)機(jī)器人的組成

3.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

機(jī)械結(jié)構(gòu)是工業(yè)機(jī)器人的基礎(chǔ)組成部分，按照機(jī)械結(jié)構(gòu)的不同，可以將工業(yè)機(jī)器人大致分為兩類，即串聯(lián)機(jī)器人和并聯(lián)機(jī)器人。在機(jī)器人的工作過(guò)程中，串聯(lián)機(jī)器人一個(gè)機(jī)械軸的運(yùn)動(dòng)都會(huì)對(duì)其他機(jī)械軸造成影響，而并聯(lián)機(jī)器人則不存在這種問(wèn)題。最早的工業(yè)機(jī)器人采用的是串聯(lián)機(jī)械結(jié)構(gòu)，后來(lái)隨著并聯(lián)結(jié)構(gòu)操作器的普遍適用，工業(yè)機(jī)器人進(jìn)入了并聯(lián)機(jī)械結(jié)構(gòu)時(shí)代，大大提高了工業(yè)機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和承載能力，同時(shí)也使并聯(lián)結(jié)構(gòu)工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)精度得到提高，能夠更好地滿足工業(yè)生產(chǎn)的需求。

3.2 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)作為工業(yè)機(jī)器人的動(dòng)力源泉，在工業(yè)機(jī)器人的組成設(shè)計(jì)中占據(jù)著重要的地位。液壓驅(qū)動(dòng)是早期工業(yè)機(jī)器人所采取的驅(qū)動(dòng)方式，這種驅(qū)動(dòng)方式操作起來(lái)比較簡(jiǎn)單，但是存在著運(yùn)行速度慢、工業(yè)噪音大、液體容易泄漏等問(wèn)題，并且液壓系統(tǒng)不僅體型笨重，造價(jià)也相對(duì)較高。隨著氣壓驅(qū)動(dòng)技術(shù)的日益成熟，液壓驅(qū)動(dòng)型工業(yè)機(jī)器人越來(lái)越少，僅少許重載機(jī)器人和特殊工業(yè)設(shè)備保留了液壓驅(qū)動(dòng)方式。

3.3 感知系統(tǒng)

工業(yè)機(jī)器人的感知系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)信息傳遞和處理工作，通過(guò)感知系統(tǒng)可以對(duì)外界環(huán)境信息進(jìn)行收集。對(duì)于計(jì)算機(jī)內(nèi)部程序來(lái)說(shuō)，感知系統(tǒng)可以幫助工業(yè)機(jī)器人明確自身與工作任務(wù)相關(guān)的機(jī)械量，包括運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生的機(jī)械位移的距離、位移速度和受力信息等。

此外，視覺(jué)感知是工業(yè)機(jī)器人感知系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，它可以向機(jī)器人反饋外界信號(hào)，從而輔助工業(yè)機(jī)器人完成識(shí)別機(jī)械部件、分揀產(chǎn)品類別和進(jìn)行產(chǎn)品包裝等工作。

3.4 操作系統(tǒng)

操作系統(tǒng)是工業(yè)機(jī)器人的軟件組成，技術(shù)人員可以通過(guò)操作系統(tǒng)來(lái)對(duì)機(jī)器人進(jìn)行編程和軟件開發(fā)。操作系統(tǒng)的開發(fā)和完善是工業(yè)機(jī)器人技術(shù)革新的基礎(chǔ)，但是操作系統(tǒng)的開發(fā)具有一定的復(fù)雜性，研究人員往往以操作系統(tǒng)為突破口，對(duì)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展和應(yīng)用展開研究，同時(shí)操作系統(tǒng)的升級(jí)也將帶動(dòng)工業(yè)機(jī)器人硬件組成的不斷完善，使工業(yè)機(jī)器人具備更多的功能，能夠在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的應(yīng)用范圍更加廣泛，因此，操作系統(tǒng)在很大程度上承擔(dān)著工業(yè)機(jī)器人的硬件完善和軟件升級(jí)等任務(wù)。

4 計(jì)算機(jī)技術(shù)下工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用

4.1 焊接機(jī)器人

在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，無(wú)論是船舶生產(chǎn)還是汽車生產(chǎn)過(guò)程，都離不開焊接技術(shù)的應(yīng)用，焊接機(jī)器人就是在計(jì)算機(jī)技術(shù)下輔助完成焊接工作的工業(yè)機(jī)器人。對(duì)于船舶生產(chǎn)來(lái)說(shuō)，由于體積龐大，依靠人力來(lái)完成焊接任務(wù)，成本較高，而且焊接速度慢，嚴(yán)重阻礙生產(chǎn)效率，因此，焊接機(jī)器人在船舶生產(chǎn)中得到了大量使用。在計(jì)算機(jī)技術(shù)下，焊接機(jī)器人的使用不僅提高了焊接的準(zhǔn)確性，而且使工作人員從惡劣的焊接環(huán)境中解放出來(lái)，使船體的生產(chǎn)走上了自動(dòng)化的路線。

4.2 裝配和拆卸機(jī)器人

產(chǎn)品的裝配和拆卸是工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的主要工作任務(wù)之一，也是典型的機(jī)械化重復(fù)過(guò)程。在產(chǎn)品的裝配和拆卸過(guò)程中，工業(yè)機(jī)器人具有十分廣闊的應(yīng)用空間，這種裝配和拆卸機(jī)器人的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜，核心部件是基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的移動(dòng)平臺(tái)，搭配一個(gè)機(jī)械臂就可以完成簡(jiǎn)單的零件裝配和拆卸任務(wù)。

利用裝配機(jī)器人進(jìn)行部件裝配之后，工作人員可以很方便的對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行抽查和檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)不符合生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，該配件也可以由工業(yè)機(jī)器人按照裝配時(shí)的逆順序進(jìn)行零部件的拆卸，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

4.3 搬運(yùn)機(jī)器人

搬運(yùn)是工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的基礎(chǔ)性環(huán)節(jié)，依靠傳統(tǒng)的人工搬運(yùn)不僅耗時(shí)耗力，而且嚴(yán)重影響生產(chǎn)速度，在搬運(yùn)過(guò)程中也會(huì)使工人們面臨受傷的風(fēng)險(xiǎn)。搬運(yùn)機(jī)器人通過(guò)計(jì)算機(jī)程序的預(yù)先設(shè)定，形成自動(dòng)化的物流運(yùn)輸線，不僅能夠提升工業(yè)生產(chǎn)的單次運(yùn)輸量，而且減少了人力資源的投入。

搬運(yùn)機(jī)器人又細(xì)分為六軸和四軸兩種，六軸機(jī)器人適合用來(lái)搬運(yùn)重物，而四軸機(jī)器人雖然承載負(fù)荷相對(duì)較小，但是在運(yùn)送速度方面占據(jù)優(yōu)勢(shì)，適合用來(lái)快速傳遞體積較小的產(chǎn)品零部件。

4.4 打磨拋光機(jī)器人

隨著工業(yè)現(xiàn)代化的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的產(chǎn)品零部件開始向著復(fù)雜化和高精度的趨勢(shì)發(fā)展，產(chǎn)品零件打磨拋光的需求日益增多。傳統(tǒng)手工打磨拋光雖然可以使零部件的精度達(dá)到高標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是人工和時(shí)間成本的投入比較高昂，僅適用于高精度先進(jìn)儀器設(shè)備的生產(chǎn)。

對(duì)于批量化生產(chǎn)的普通工業(yè)產(chǎn)品來(lái)說(shuō)，打磨拋光機(jī)器人的應(yīng)用可以更好的提高生產(chǎn)效率，通過(guò)砂輪、砂帶等機(jī)械設(shè)備組成生產(chǎn)線，可以完成零部件的批量打磨拋光，其產(chǎn)品質(zhì)量能夠更好地滿足市場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 縫紉機(jī)器人

縫紉機(jī)器人是應(yīng)用于服裝制造行業(yè)的機(jī)器人，服裝行業(yè)在我國(guó)占據(jù)著龐大的市場(chǎng)份額，在服裝的加工制造環(huán)節(jié)，批量化生產(chǎn)也給機(jī)器人帶來(lái)了很大的應(yīng)用空間。縫紉機(jī)器人不僅可以替代大量的縫紉工人，減少了人工成本的投入，而且能夠通過(guò)電腦控制，精確的完成每一項(xiàng)縫紉工作?？p紉機(jī)器人在一些大型服裝制造企業(yè)有所應(yīng)用，并取得了良好的效果，是未來(lái)服裝制造行業(yè)的主要發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)論

總的來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用和普及，帶動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)各個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展?；谟?jì)算機(jī)技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人是科技時(shí)代的產(chǎn)物，在工業(yè)生產(chǎn)中的地位也日益顯著，各種不同功能的工業(yè)機(jī)器人層出不窮，在節(jié)約生產(chǎn)成本的同時(shí)也提高了生產(chǎn)效率。未來(lái)我們還要致力于探索具有更多功能的工業(yè)機(jī)器人，使工業(yè)機(jī)器人發(fā)揮更大的價(jià)值，從而推動(dòng)我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域不斷向前發(fā)展。

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