宣奇才 楊偉東

【摘 要】目前我國許多領域都廣泛地應用機器人代替人工進行生產(chǎn)操作。作為一種人工智能產(chǎn)品，工業(yè)機器人結(jié)合了機械、傳感、操控和電子計算等多項技術。文章研究分析了汽車車體焊接制作環(huán)節(jié)中多類連接工藝和機器人操作技術之間的復合應用模式及發(fā)展方向。

【關鍵詞】機器人；汽車車身；制造技術；應用

引言

傳統(tǒng)的汽車制造工業(yè)生產(chǎn)效率低、勞動強度大、工作環(huán)境差、自動化程度低。焊接作為制造業(yè)的傳統(tǒng)技術與工藝，發(fā)展十分迅速。隨著計算機技術、自動控制、數(shù)控及機器人技術的發(fā)展，自動焊接機器人技術已日益成熟，焊接機器人不僅提高了操作的穩(wěn)定性而且提高焊接質(zhì)量和生產(chǎn)效率，并且改善了操作者的勞動環(huán)境。目前焊接機器人在汽車制造的沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大生產(chǎn)工藝過程中都有廣泛應用，其中應用以弧焊機器人和點焊機器人為主。

1、汽車車身焊接機器人操作機構(gòu)的組成元素

焊接機器人操縱裝備體系是功能獨立、動作空間大、操作形態(tài)變化機動性強、自動控制水平高、柔性效能佳的焊接作業(yè)機構(gòu)，具備加工效能豐富、反復操作時精準性強、對接品質(zhì)佳、抓取負荷重、操作效率高、操控安全可靠等工藝特性。焊接機器人裝備是焊接工藝達到柔性指標要求的必然選擇，是否選用焊接智能機器人這一先進性加工工具是車身焊接作業(yè)線是否具備應有柔性化水平的基本特征之一。焊接智能機器人操作機構(gòu)的組成總體來說是由焊接型智能機器人主體、機器人操控器、工裝現(xiàn)場轉(zhuǎn)換接觸器、工裝轉(zhuǎn)回操作支架、自動調(diào)整支座以及機器人設備本體等多類部件所組成。在具體焊接操作過程中，再依據(jù)相應的組裝要求實施與之相配套的功能組合。對某一已確定型號的智能機器人來講，也就確定了其本身所具有的抓重、操作半徑、加工精度等主要操作指標，其加工高度可利用不同尺寸的機座來進行調(diào)配。智能機器人的操控機構(gòu)是由調(diào)控器來承擔，程序編制是依靠人工操作鍵盤來實現(xiàn)。一般情況下焊接智能機器人具備一專多能的用途，比如可以同步完成拼組和焊接工序，或是同步完成涂膠和對接工序等，此類過程是依托焊裝智能機器人機構(gòu)本身的快速調(diào)換接頭及工裝機架的操作組合來快速完成的，所耗時間只有幾秒，由此大幅度提升智能機器人的操作功效，減低工程運行成本。

2、點焊機器人優(yōu)缺點

優(yōu)點：在傳統(tǒng)的汽車焊裝領域中，由于車型較為單一，所以汽車焊裝生產(chǎn)線焊裝方法也是單一的，但隨著汽車制造業(yè)的高速發(fā)展，車型更加多元化，每一種車型成型結(jié)構(gòu)復雜，焊接機器人的出現(xiàn)很好地解決了這一問題。由于焊接機器人有著較高的靈活性，使得日常生產(chǎn)也更為“柔性化”，它可以實現(xiàn)在一個總拼工位上同時進行多個車型的焊裝生產(chǎn)，這樣就大大地提高了工作效率和生產(chǎn)質(zhì)量。

缺點：目前國內(nèi)汽車制造企業(yè)大量引用進口焊接機器人，這樣對焊接機器人的操作者和設備維護人員有著更高的要求，并且機器配件相對較貴，一旦設備發(fā)生故障，配件供應不及時，對企業(yè)生產(chǎn)效率有很大的影響。

3、工業(yè)機器人在汽車制造領域的應用

3.1、在車體焊接中的應用

除了零件搬運這種基礎的工作，工業(yè)機器人在汽車制造車體焊接的環(huán)節(jié)也有著重要的應用。車體焊接主要分為點焊和弧焊。點焊技術和弧焊技術在整個汽車車身的制造環(huán)節(jié)都占據(jù)著重要的地位。在車身焊接的過程中，能否規(guī)劃好焊接路線直接影響著車身質(zhì)量的好壞和性能的優(yōu)劣。而工業(yè)機器人就可以很好地解決這一問題，例如，在工業(yè)機器人中安裝適合的焊接工具和運行適合的程序，能夠保證機器人在車身點焊的過程中，降低偏差，提高點焊的精確程度，達到更好的點焊效果。汽車車體弧焊環(huán)節(jié)也是如此，通過給機器人安裝高精度傳感器，利用計算機技術控制機器人的運行路線和運動軌跡，此外也可以利用機器人圓弧插補和直線插補的特點，將弧線焊接和直線焊接相結(jié)合，達到更好的焊接效果。綜合點焊與弧焊，只依靠工業(yè)機器人就足以完成整個車體的焊接工作。

3.2、機器人壓合工藝和機器人在線檢測技術在車身制造中的應用

（1）智能機器人在汽車車體壓合工藝中的運用：壓合工藝在高品質(zhì)汽車制造過程中占有極其重要的地位，傳統(tǒng)的壓合技術一般采用模具和壓機結(jié)合的形式，其投資費用較高、占地面積較大。機器人系統(tǒng)與壓合技術的結(jié)合產(chǎn)生了機器人滾邊壓合新技術，它通過機器人與特殊設計壓合滾輪的配合，在一定的焊接壓力下實現(xiàn)諸如天窗頂蓋、四門兩蓋的壓合方式連接。該技術可以實現(xiàn)多品種的混流生產(chǎn)，這樣可以降低投資成本。通過快速的涂膠系統(tǒng)可以滿足不同類型涂膠的要求，涂膠均勻可靠，尤其對于特殊膠型可以實現(xiàn)精確的控制，提高涂膠速度。

（2）在線檢測系統(tǒng)取得的效果：通過機器人在線檢測系統(tǒng)的應用，既可實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中異常車身尺寸波動的預警，又可實現(xiàn)檢測數(shù)據(jù)庫的搭建。①通過對過程異常車身尺寸預警，規(guī)避了批量問題車身的生產(chǎn)且能夠正向識別問題，降低不合格產(chǎn)品數(shù)量；②車身檢測數(shù)據(jù)庫的搭建，通過對指定時間段的車身數(shù)據(jù)匯總分析，有利于逆向識別整車裝配所產(chǎn)生的問題位置，便于問題解決，提高問題解決效率。

3.3、無線藍牙通信在白車身制造車間的應用

（1）汽車制造業(yè)是我國國民經(jīng)濟的重要支柱之一，也是各種先進設備和技術前沿試驗基地。制造企業(yè)越來越意識到利用機器人進行制造加工對企業(yè)生產(chǎn)效率、成本、效益等方面的巨大優(yōu)勢，不僅可以降低人力成本，顯著提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，也能很好地契合當前個性化定制、柔性化生產(chǎn)的發(fā)展方向。為此，企業(yè)為了贏得更多的利益和市場口碑，紛紛大力引進機器人，搶占戰(zhàn)略制高點，為企業(yè)后續(xù)的發(fā)展奠定基礎與技術保障。

（2）藍牙傳感器采用Ad-hoc使用方式。該方式下的傳感器將數(shù)據(jù)發(fā)送給機器人控制器，控制器根據(jù)接收到的控制信號控制各關節(jié)運動，完成相應的操作任務，數(shù)據(jù)不需要上傳，一切功能都在本地完成。將藍牙技術與傳感器技術相結(jié)合，取代傳統(tǒng)的電纜連接方式，改變了汽車白車身生產(chǎn)車間焊接機器人的控制和數(shù)據(jù)通信方式。

3.4、在汽車零部件焊接中的應用

在汽車零部件的生產(chǎn)中廣泛地采用了點焊、凸焊、縫焊、對焊及電弧焊等焊接工藝。例如：橫梁總成托架點焊，傳動軸平衡片凸焊，汽車燃油箱縫焊，汽車輪圈連續(xù)閃光對焊，汽車轉(zhuǎn)向臂、消聲器的電弧焊等。

結(jié)束語

綜上，由于汽車車身制造的批量化、多樣化、高效率以及對產(chǎn)品質(zhì)量一致性的要求，機器人系統(tǒng)在汽車車身制造技術中得到了普遍的應用，將機器人技術與激光連接技術進行復合使用，可充分發(fā)揮各類技術的優(yōu)勢，獲得最佳連接效果。

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（作者單位：精誠工科汽車系統(tǒng)有限公司底盤研究院工藝開發(fā)部）