瞿敏敏

江蘇省常州技師學(xué)院，江蘇 常州 213000

工業(yè)機器人是通過編程和自動控制在機械設(shè)備制造中進行自動操作的多功能自動化機械裝備，其綜合制造主機或者生產(chǎn)線，能夠構(gòu)成單機與多機自動化系統(tǒng)，在沒有工作人員參與的情況下，進行自動化搬運與焊接等各種生產(chǎn)作業(yè)?，F(xiàn)階段，工業(yè)機器人技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度加快，在生產(chǎn)過程中運用甚廣，已經(jīng)成為現(xiàn)代機械設(shè)備制造生產(chǎn)過程中的核心高度自動化裝備。

1 工業(yè)機器人概述

1.1 結(jié)構(gòu)構(gòu)成

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的一種擁有諸多關(guān)節(jié)的機械手或者擁有很多個自由度的機器人，其能夠根據(jù)提前設(shè)定的程序自動工作。工業(yè)機器人由多個部分構(gòu)成，比如機座、執(zhí)行機構(gòu)等。其中，比較重要的一部分就是執(zhí)行機構(gòu)，該機構(gòu)是以腕部和行走機構(gòu)、臂部和手部等組合而成的，大部分工業(yè)機器人有3～6個運動自由度，腕部一般涵蓋1～3個運動自由度，而驅(qū)動系統(tǒng)涵蓋了傳動機構(gòu)與動力裝置，是用來讓執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生動作的，控制系統(tǒng)是嚴(yán)格根據(jù)提前設(shè)定的程序?qū)?zhí)行機構(gòu)以及驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)布的命令或者信號加以控制[1]。

1.2 關(guān)鍵技術(shù)

首先，開放式硬件系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是以開放式CPU計算模塊為核心，由控制器和PLC控制單元、示教器等構(gòu)成。其中，控制器和示教器運用串口總線開展通信工作，而控制單元和PLC控制單元則使用于規(guī)劃機器人的姿態(tài)等諸多環(huán)節(jié)[2]。其次，開放式軟件系統(tǒng)。在判斷機器人系統(tǒng)能否順利工作的過程中，通常使用對有關(guān)軟件系統(tǒng)的判斷來實現(xiàn)目標(biāo)。通用型軟件系統(tǒng)基礎(chǔ)就是Linux，使用了開放式與模塊式設(shè)計，根據(jù)功能需求的不同，將軟件系統(tǒng)整合為驅(qū)動層、核心層與應(yīng)用層。再次，故障自我診斷系統(tǒng)。機器人通過代碼設(shè)置形式，以系統(tǒng)接受反饋信息，同時采用代碼來顯示，繼而為操作人員檢修和維護等工作的順利進行給予相應(yīng)的提示。最后，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。由機器人單獨操控向機器人流水線作業(yè)發(fā)展的形式，已然成為新的發(fā)展趨勢，與此同時網(wǎng)絡(luò)是必不可少的一部分，比如借助云端遠(yuǎn)程操作技術(shù)，讓遠(yuǎn)程監(jiān)控機器人的目標(biāo)得以實現(xiàn)。

2 機械設(shè)備制造領(lǐng)域中科學(xué)應(yīng)用工業(yè)機器人的探索

2.1 在汽車與電氣等機械設(shè)備制造中的應(yīng)用

運用工業(yè)機器人與沖壓設(shè)備一起建立沖壓自動生產(chǎn)線，使用工業(yè)機器人沖壓生產(chǎn)線做好機械設(shè)備零部件與設(shè)備制造和裝配，這一模塊功能十分強大且操作方便快捷，有著一定的實用性。同時，可以使用壓鑄型工業(yè)機器人進行機械設(shè)備零部件生產(chǎn)，例如，組織一個專業(yè)技術(shù)工作對多臺工業(yè)機器人展開管理和操作。伴隨科技的持續(xù)發(fā)展與進步，鑄造機器人技術(shù)逐步與機床技術(shù)充分融合，同時衍生出了熱模鍛和輥鍛工業(yè)機器人，這些機械人能夠做好機械設(shè)備制造壓鑄的每一項操作任務(wù)，有效預(yù)防人工操作的安全風(fēng)險，實用性和精度較高[3]。

2.2 在機械設(shè)備制造噴涂工作中的應(yīng)用

工業(yè)機器人在機械設(shè)備制造噴涂中的運用，通常是指涂裝與噴漆等工作，噴涂工作中的一大問題就是漆霧和揮發(fā)的溶劑，這些物質(zhì)對生態(tài)環(huán)境是有害的，還會威脅到人類的身體健康，不僅浪費材料，還會致使經(jīng)濟受損。因此，噴涂工業(yè)機器人誕生了，該類型的工業(yè)機器人能夠自動噴涂涂料。噴涂機器人有很多優(yōu)點，比如有著很強的柔性，工作范圍廣、噴涂質(zhì)量與材料使用效率高、操作便捷且容易維護，可以進行離線編程，有效減少現(xiàn)場調(diào)試時間，設(shè)備利用率高，能夠達到90%以上。機械設(shè)備制造中合理借助工業(yè)機器人在噴涂工作中的運用，可以解放勞動力，提高機械設(shè)備制造生產(chǎn)水平，提升噴涂工作效果，避免廢棄油漆、溶劑隨意排放出去，從而起到保護生態(tài)環(huán)境的作用[4]。

2.3 在機械設(shè)備焊接中的應(yīng)用

機械設(shè)備焊接過程中，對于焊接精度有著很高的要求，同時對于人工技能水平也提出了嚴(yán)格的要求。此外，由于焊接工作環(huán)境十分惡劣，強度高的焊接工作對工作人員眼睛與皮膚均會造成損害，而工業(yè)機器人的運用，能夠有效解決該問題?，F(xiàn)階段，工業(yè)機器人在機械設(shè)備焊接中運用甚廣，而焊接機器人類型多樣，在不同的應(yīng)用場合中，選擇的工業(yè)焊接機器人也是有差別的。其中，多關(guān)節(jié)機器人由于可以調(diào)節(jié)姿態(tài)，同時可以隨意調(diào)整焊槍位置，運用范圍較廣。經(jīng)過相關(guān)調(diào)查研究可以了解到，焊接機器人使用頻率較高，一般用于點焊、弧焊。將該類型的工業(yè)機器人運用于機械設(shè)備制造中，可推動機械設(shè)備的高效率制造，且該種機器人技術(shù)在機械設(shè)備底盤等的制造中，運用已經(jīng)相當(dāng)成熟，比如，在機械設(shè)備焊接生產(chǎn)線中，使用自動化技術(shù)開展焊接的環(huán)節(jié)達到80%，同時在安全部件的焊接中，也采用了機器人來進行機械設(shè)備焊接工作，有效預(yù)防了人工操作造成的失誤，提升了機械設(shè)備總體的安全性能。伴隨機械設(shè)備焊接作業(yè)愈發(fā)復(fù)雜，焊接中，對焊縫精度要求更高，經(jīng)過在焊接機器人上設(shè)置速度傳感器，并且在系統(tǒng)設(shè)置綜合電弧傳感器技術(shù)，可以實現(xiàn)焊縫自動跟蹤效果，該技術(shù)在國外機械設(shè)備制造業(yè)中運用尤為普遍，比如奧迪、奔馳等車身生產(chǎn)環(huán)節(jié)中，均使用了機器人激光焊接工藝。另外，一些企業(yè)在所有點焊機器人中安裝了點焊標(biāo)準(zhǔn)，該種技術(shù)可以確保焊接質(zhì)量和精度，在機械設(shè)備生產(chǎn)中，經(jīng)過綜合弧焊與點焊機器人的操作，可以實現(xiàn)同一時間中對機械設(shè)備部件展開同時加工，實現(xiàn)機械設(shè)備焊接生產(chǎn)線精簡化的目標(biāo)。

2.4 在機械設(shè)備制造搬運工作中的應(yīng)用

機械設(shè)備制造在組織設(shè)備制造和加工、裝配等過程中，必須在工廠內(nèi)部搬運和擺放很多原材料與工件等，假設(shè)采用人工操作，需要花費很多的時間與精力，同時在特殊物件搬運過程中易于發(fā)生安全風(fēng)險。因此，運用工業(yè)機器人承擔(dān)搬運工作，可以組織工業(yè)機器人做好上下料作業(yè)與高溫鍛造裝卸作業(yè)等。經(jīng)過合理運用工業(yè)機器人取代人工搬運，可以有效減小人工勞動強度，降低管理成本，提升機械設(shè)備制造生產(chǎn)的安全性。工業(yè)機器人有諸多種類，其中一種可以搬運的機器人被稱之為搬運機器人，該種機器人不僅可以在第一時間接收發(fā)布的指令，還可以自動運行相關(guān)工作人員提前設(shè)定的程序和AI技術(shù)指定動作，故而在各行業(yè)中應(yīng)用甚廣。伴隨搬運機器人的使用，至今為止已經(jīng)有幾十萬臺搬運機器人被投入使用，比較常見的是用來搬運大型重物，如今，搬運機器人在機械設(shè)備制造領(lǐng)域應(yīng)用相當(dāng)成熟。四軸與六軸搬運機器人是交叉學(xué)科中研究比較多的技術(shù)。前者的特征是搬運速度，其運動軌跡近似直線，可快速搬運，一般在高速碼垛、包裝等工作中采用；后者比較擅長的是重大貨物的搬運，通常在機械設(shè)備制造中應(yīng)用較多[5]。

3 機械設(shè)備制造中應(yīng)用工業(yè)機器人的未來發(fā)展趨勢分析

工業(yè)機器人發(fā)展整體而言體現(xiàn)在如下方面：第一，工業(yè)機器人運用領(lǐng)域拓展與類型增加；第二，工業(yè)機器人性能提升，朝著智能化發(fā)展。前者為運用領(lǐng)域的拓展，后者為性能與水平的提升。機器人運用領(lǐng)域拓展與性能提升是彼此促進的。運用領(lǐng)域拓展對機器人提出了全新的要求，促進機器人技術(shù)水平提升。反之，機器人性能和智能化水平提升，讓機器人持續(xù)增大運用領(lǐng)域。示教再現(xiàn)機器人是首代工業(yè)機器人，在機械設(shè)備制造中運用甚廣。示教再現(xiàn)機器人能夠依據(jù)示教程序重復(fù)作業(yè)，但是因為其對外部環(huán)境變化不具備感知功能，無法按照外部環(huán)境變化轉(zhuǎn)變運動功能與工作能力，因此，在復(fù)雜環(huán)境下，該種機器人部分工作無法適用。

二代感知功能機器人，經(jīng)過傳感器系統(tǒng)能夠第一時間掌握外部環(huán)境變化，同時按照變化，及時修正機器人運動。該種感知功能不但可以從環(huán)境中采集與處理各種信息，也可以經(jīng)過這部分信息，識別與理解環(huán)境變化，因此二代機器人可以做好視覺引導(dǎo)與零件裝配等復(fù)雜工作。

三代智能機器人不單單擁有感知功能，還擁有決策方面與規(guī)劃方面的能力。通常來說在十分復(fù)雜的環(huán)境中，開展無法預(yù)估的工作時，對機器人要求比較高，譬如應(yīng)當(dāng)有觸覺功能、可以自行決策和行動。智能機器人是經(jīng)過任務(wù)理解功能得到相關(guān)任務(wù)，且嚴(yán)格按照環(huán)境理解功能采集環(huán)境周邊變化信息，通過行動功能決策目標(biāo)的實現(xiàn)方案?？墒牵?dāng)今機器人要實現(xiàn)完全自主仍然較難，因此很多技術(shù)無法完全滿足自主智能機器人的要求。

4 結(jié)束語

總而言之，機械設(shè)備制造中運用工業(yè)機器人，不但可以推動工業(yè)企業(yè)的快速發(fā)展，確保機械設(shè)備生產(chǎn)效率與質(zhì)量，而且可以給企業(yè)帶來較高的經(jīng)濟效益與社會效益，為企業(yè)可持續(xù)發(fā)展打下扎實的基礎(chǔ)。相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)進一步加強機械設(shè)備制造領(lǐng)域中科學(xué)運用工業(yè)機器人的探索，創(chuàng)造更加良好的發(fā)展前景。