黃志浩

[摘? ? 要]科學(xué)技術(shù)飛速發(fā)展背景下，集信息化、智能化、機(jī)械化于一體的工業(yè)機(jī)器人成為工業(yè)領(lǐng)域的新型裝置，具有安全化、高效化和自動(dòng)化的特點(diǎn)。將工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)領(lǐng)域，即基于其智能化制造優(yōu)勢，替代傳統(tǒng)人工操作，縮短生產(chǎn)周期，降低人力資源成本，減少事故發(fā)生率，提高工業(yè)生產(chǎn)安全系數(shù)，進(jìn)而有效提升工業(yè)領(lǐng)域生產(chǎn)效率。在分析工業(yè)機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域的實(shí)踐應(yīng)用的基礎(chǔ)上，提出工業(yè)機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用策略。

[關(guān)鍵詞]工業(yè)機(jī)器人;智能制造;應(yīng)用;研究

[中圖分類號(hào)]TP18 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（21）04–0–02

Application of Industrial Robots in Intelligent Manufacturing

Huang Zhi-hao

[Abstract]In the context of the rapid development of science and technology， industrial robots that integrate informationization， intelligence， and mechanization have become a new type of device in the industrial field， and have the characteristics of "safety"， "high efficiency"， "automation" and "intelligence". The application of industrial robots to modern industrial fields is based on its intelligent manufacturing advantages， replacing traditional manual operations， shortening production cycles， reducing human resource costs， reducing accident rates， improving industrial production safety factors， and effectively improving industrial production efficiency. This article is analyzing industrial robots. On the basis of practical applications in the field of intelligent manufacturing， the application strategy of industrial robots in the field of intelligent manufacturing is proposed.

[Keywords]industrial robot; intelligent manufacturing; application; research

工業(yè)機(jī)器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的機(jī)器設(shè)備，是一種能夠按照預(yù)設(shè)程序進(jìn)行自動(dòng)化作業(yè)的裝置。具有多關(guān)節(jié)的機(jī)械手自由且靈活程度較高。工業(yè)機(jī)器人通常會(huì)與連桿機(jī)構(gòu)相連接，亦或與數(shù)控機(jī)床相連接。此類機(jī)器人多兼具智能化與自動(dòng)化技術(shù)，因此可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)需求調(diào)整修改編程。隨著新時(shí)代工業(yè)化的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人被越來越廣泛地應(yīng)用于智能制造領(lǐng)域，成為制造業(yè)的新型發(fā)展方向。較之發(fā)達(dá)國家，我國工業(yè)機(jī)器人在智能領(lǐng)域的應(yīng)用尚處于初步發(fā)展階段，需要加大人才技術(shù)與研發(fā)投入，為工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展提供保障，從而更好地服務(wù)于現(xiàn)代智能制造領(lǐng)域的

發(fā)展。

1 工業(yè)機(jī)器人構(gòu)造及應(yīng)用優(yōu)勢

工業(yè)機(jī)器人在近年來的工業(yè)生產(chǎn)應(yīng)用中較為常見，其主要特征為自動(dòng)化程度高、靈活編程、可控性高、多軸聯(lián)動(dòng)等，整體看來，其功能豐富，便于操作，常用于對各種材料工具進(jìn)行移動(dòng)以及專用配置等場景中?，F(xiàn)階段常用的工業(yè)機(jī)器人主要由主體、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)組成。主體系統(tǒng)為其最關(guān)鍵的組成部分，具體為機(jī)座、執(zhí)行機(jī)構(gòu)，分為手部、腕部和臀部。工業(yè)機(jī)器人有一定的運(yùn)行自由度，數(shù)量一般為3～6個(gè)。其腕部為運(yùn)動(dòng)自由度較多，一般為1～3個(gè)。工業(yè)機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)則主要包括動(dòng)力裝置和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，對于接收到的各項(xiàng)指令動(dòng)作，都可在驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的幫助下高效完成。工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)則主要用于發(fā)送指令，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)和自動(dòng)化控制，具體為在輸入程序的基礎(chǔ)上對相應(yīng)指令進(jìn)行發(fā)送，并作為驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作的重要依據(jù)。

工業(yè)機(jī)器人在應(yīng)用過程中，主要體現(xiàn)出三個(gè)方面的優(yōu)勢：

（1）靈活編程性。即工業(yè)機(jī)器人可根據(jù)應(yīng)用場景和需求的變化科學(xué)地開展編程工作，且可結(jié)合產(chǎn)品的具體特征，實(shí)現(xiàn)對編程工作的靈活調(diào)整，尤其在多品種應(yīng)用場景或批量較小的應(yīng)用場景下的應(yīng)用更加具有優(yōu)勢。

（2）擬人化。分析工業(yè)機(jī)器人的構(gòu)造可知，其在結(jié)構(gòu)上和人的構(gòu)造有一定的相似性，如手臂構(gòu)造。工程人員要科學(xué)配備其特殊終端驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，并做好編程工作，在此基礎(chǔ)上，則可以實(shí)現(xiàn)對各項(xiàng)不同操作和制造的有效落實(shí)。

（3）通用性。在科學(xué)的運(yùn)用方式下，工業(yè)機(jī)器人可以完成一些較為復(fù)雜和連貫的動(dòng)作，若設(shè)計(jì)較為合理，可適用于更多場景，在有效的空間和時(shí)間內(nèi)，可提高動(dòng)作完成的準(zhǔn)確度和速度。

2 工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用模式

2.1 自動(dòng)拆捆功能

在對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，要做好自動(dòng)拆捆功能這一基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，以更好地發(fā)揮出其在智能制造過程中的作用。結(jié)合實(shí)踐情況可知，工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)拆捆功能主要體現(xiàn)在一些冷軋帶鋼生產(chǎn)方式中。自動(dòng)拆捆功能具體指在開始生產(chǎn)之前即將捆綁鋼卷的捆帶剪短，可直接跳過人力操作，進(jìn)行開卷和穿帶處理，工作效率較高。具有自動(dòng)捆綁功能的機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)，并多方面自動(dòng)識(shí)別和切割鋼卷捆帶。對于拆卸完的捆帶，工業(yè)機(jī)器人還可后續(xù)進(jìn)行處理、壓縮，最終將捆帶處理至最小尺寸，并投入廢料中。由此看來，工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)拆捆功能能夠與制造業(yè)生產(chǎn)需求相契合，同時(shí)可減少人工剪捆操作，確保整個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)安全、高效。

2.2 自動(dòng)取樣功能

在對工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)人員要通過對工業(yè)機(jī)器人各種構(gòu)造的優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣功能，具體要對多個(gè)操作行為進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。自動(dòng)取樣功能常用于鋼板制造生產(chǎn)之中，具有自動(dòng)取樣和標(biāo)記識(shí)別兩個(gè)過程。自動(dòng)取樣工作操作起來較為復(fù)雜，需要多設(shè)備聯(lián)動(dòng)，要以工業(yè)機(jī)器人為基礎(chǔ)，由其對取樣工具進(jìn)行操作完成取樣。前期會(huì)有部分試樣板放置在取樣小車內(nèi)，工業(yè)機(jī)器人會(huì)對其進(jìn)行分類標(biāo)識(shí)，并放置到相應(yīng)的料斗中。通過工業(yè)機(jī)器人自動(dòng)取樣，可顯著提高取樣工作的自動(dòng)化、智能化水平，使得取樣和標(biāo)記結(jié)果更加準(zhǔn)確，為生產(chǎn)效率的提升提供了堅(jiān)實(shí)支撐。

2.3 自動(dòng)貼簽功能

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，很多產(chǎn)品的生產(chǎn)都涉及到貼標(biāo)簽這一流程，通過使用工業(yè)機(jī)器人，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)貼簽，且準(zhǔn)確性和效率更高。主控系統(tǒng)首先要發(fā)送待貼簽產(chǎn)品的數(shù)據(jù)，工業(yè)機(jī)器人可對其進(jìn)行接收，由此可啟動(dòng)自動(dòng)貼簽功能。自動(dòng)貼簽功能的發(fā)揮還需要將打印、拾取以及貼簽等操作融為一體，要嚴(yán)格控制待貼標(biāo)簽的產(chǎn)品，確保穩(wěn)定，貼簽時(shí)要利用真空吸附法，提高貼簽緊密度。此外，需要注意的是在進(jìn)行貼簽之前，應(yīng)確定貼簽位置，具體應(yīng)依據(jù)產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行確定，基于此，可在工業(yè)機(jī)器人機(jī)械臂操作下完成快速、準(zhǔn)確的貼簽，且貼簽效果更加平整、結(jié)實(shí)。作為工業(yè)機(jī)器人的操作人員，在利用其進(jìn)行自動(dòng)貼簽時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格把控貼簽位置，確定好標(biāo)簽內(nèi)容，并做好標(biāo)簽的平整處理等。

2.4 無人行車功能

在實(shí)際進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)的過程中，會(huì)涉及到產(chǎn)品吊運(yùn)和位置匹配等問題，從工業(yè)機(jī)器人的自身功能來看，其無人行車功能可適用上述生產(chǎn)場景。以往在吊運(yùn)產(chǎn)品和匹配位置時(shí)，主要依托于行車工人，且需在吊運(yùn)計(jì)劃單的支持下才能有效傳遞運(yùn)輸消息。而在無人行車功能下，可有效減少人工操作，并科學(xué)設(shè)定操控系統(tǒng)，對原定的生產(chǎn)計(jì)劃、倉庫轉(zhuǎn)運(yùn)計(jì)劃以及吊裝運(yùn)輸方案等進(jìn)行調(diào)整，提高吊運(yùn)過程的自動(dòng)化程度。在無人行車功能下，其行車路線和運(yùn)輸計(jì)劃均是在多次優(yōu)化調(diào)整下形成的，因而適用性更強(qiáng)。通過運(yùn)用工業(yè)機(jī)器人，發(fā)揮其無人行車功能的價(jià)值，可有效縮短運(yùn)輸距離，節(jié)省運(yùn)輸能耗，整體看來，無人行車功能具有更強(qiáng)的穩(wěn)定性，定位更加準(zhǔn)確，拆卸更加智能。

3 工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用策略

3.1 加強(qiáng)人才培養(yǎng)

工業(yè)機(jī)器人屬于現(xiàn)代科技產(chǎn)物，為了實(shí)現(xiàn)工業(yè)機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域的高效應(yīng)用，應(yīng)加大科研與人才培育的投入。例如高校作為人才輸出基地，可針對現(xiàn)代智能制造領(lǐng)域的發(fā)展需求，加大對機(jī)器人自動(dòng)化專業(yè)的人才培養(yǎng)，為工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域培養(yǎng)專業(yè)化科研型人才，加大教育經(jīng)費(fèi)投入，為研發(fā)型人才培養(yǎng)提供物質(zhì)保障。某高校在自動(dòng)化專業(yè)設(shè)置上將工業(yè)機(jī)器人知識(shí)引入其中，設(shè)置工業(yè)機(jī)器人研發(fā)制造專業(yè)課程，將《機(jī)器人研發(fā)與應(yīng)用》引入到課程內(nèi)容之中，使學(xué)生對現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人有更深入的認(rèn)識(shí)。為提高學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力，可帶領(lǐng)學(xué)生到相關(guān)制造企業(yè)實(shí)踐，學(xué)生可直接觀看到工業(yè)機(jī)器人的生產(chǎn)與應(yīng)用現(xiàn)狀，直接接觸到工業(yè)機(jī)器人在現(xiàn)代智能制造領(lǐng)域中的實(shí)際應(yīng)用，了解工業(yè)機(jī)器人的基本構(gòu)造、程序編寫等，對其運(yùn)行程序有著更直觀且深入的認(rèn)知，提升其實(shí)踐應(yīng)用能力，為我國工業(yè)機(jī)器人的自主研發(fā)提供專業(yè)化人才支撐。

3.2 加大技術(shù)研發(fā)

我國工業(yè)機(jī)器人的研發(fā)屬于起步階段，很多技術(shù)皆引自外國，但是有些技術(shù)并不適用于我國工業(yè)領(lǐng)域的生產(chǎn)需求。鑒于此，為提高工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用效果，應(yīng)基于我國工業(yè)制造領(lǐng)域的實(shí)際需求，加大技術(shù)上的自我研發(fā)力度，創(chuàng)新其應(yīng)用功能和系統(tǒng)性能等。當(dāng)前我國工業(yè)機(jī)器人在關(guān)鍵零件上多以進(jìn)口為主，限制了我國工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，因此在技術(shù)創(chuàng)新與研發(fā)上可加大對關(guān)鍵零件的研發(fā)，加大對伺服電機(jī)、減速機(jī)等控制軟件的研發(fā)，切實(shí)掌握工業(yè)機(jī)器人的尖端技術(shù)，提高其在我國工業(yè)智能制造領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用質(zhì)效。對此需要政府部門加大對工業(yè)機(jī)器人的科研投入，加大政策傾斜力度與資金投入力度，引導(dǎo)科研機(jī)構(gòu)與高校合作，發(fā)揮科研技術(shù)優(yōu)勢，加大對工業(yè)機(jī)器人軟硬件的研發(fā)，提高我國工業(yè)機(jī)器人自主研發(fā)能力。譬如，某汽車制造企業(yè)通過集結(jié)科研人才，加大自主研發(fā)力度，基于現(xiàn)代智能制造領(lǐng)域的實(shí)際生產(chǎn)需求開展自主研發(fā)，研發(fā)出工業(yè)云平臺(tái)、機(jī)器人服務(wù)平臺(tái)、全自動(dòng)化車身門蓋智能裝配系統(tǒng)、智能化車身連接生產(chǎn)線、自動(dòng)化焊接生產(chǎn)線，有效提升了生產(chǎn)效率，被廣泛應(yīng)用于汽車領(lǐng)域制造之中。

3.3 加強(qiáng)性能優(yōu)化

伴隨智能制造領(lǐng)域的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用前景廣闊?，F(xiàn)代制造行業(yè)需求愈發(fā)多元化，在此背景下，應(yīng)著力于對工業(yè)機(jī)器人使用性能的優(yōu)化，基于智能制造領(lǐng)域生產(chǎn)需求，拓寬其使用功能，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)線全覆蓋、使用功能多元化?，F(xiàn)如今，我國工業(yè)機(jī)器人在使用功能上較為單一，產(chǎn)品豐富性程度較低。對此可從功能設(shè)計(jì)上進(jìn)行優(yōu)化，例如，為了增強(qiáng)其接受外部信息的能力，增設(shè)傳感器，通過程序編碼，增強(qiáng)其接受影像、聲音、激光的能力。并有針對性地做出相應(yīng)操作，提高其智能化應(yīng)用效果。工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)上還可增設(shè)智能化識(shí)別系統(tǒng)，同時(shí)結(jié)合光譜技術(shù)，有效識(shí)別外觀殘缺或不合格產(chǎn)品。在醫(yī)療生產(chǎn)領(lǐng)域，可進(jìn)行穿刺機(jī)器人的研發(fā)，提高醫(yī)療設(shè)備生產(chǎn)的精度與性能。由此擴(kuò)大工業(yè)機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，從傳統(tǒng)的汽車、鋼鐵行業(yè)延伸到醫(yī)療、食品、電子領(lǐng)域，切實(shí)提升其在智能領(lǐng)域的應(yīng)用效果。

4 結(jié)語

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于現(xiàn)代智能制造領(lǐng)域中，可有效提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率、打造柔性生產(chǎn)線，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、精準(zhǔn)化、智能化作業(yè)，降低安全事故的發(fā)生率，提升智能制造領(lǐng)域生產(chǎn)效率。為使工業(yè)機(jī)器人更好地應(yīng)用于智能制造領(lǐng)域，推動(dòng)智能制造領(lǐng)域的發(fā)展，應(yīng)加大對工業(yè)機(jī)器人科研技術(shù)的投入，加大對相關(guān)科研人才的培養(yǎng)，對其使用性能進(jìn)行全面優(yōu)化，提升工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用價(jià)值，提高智能制造領(lǐng)域核心競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1] 吳斌.基于工業(yè)機(jī)器人的智能制造生產(chǎn)線設(shè)計(jì)[J].機(jī)床與液壓，2020，48（23）：55-59.

[2] 孫紅英.工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用研究[J].電子測試，2020（12）：129-130.

[3] 馬超凡.基于智能制造時(shí)代的工業(yè)機(jī)器人發(fā)展探討[J].技術(shù)與市場，2020，27（9）：96-97.

[4] 馬飛，焦銳麗，李閣.智能制造背景下工業(yè)機(jī)器人新技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展現(xiàn)狀[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2020（4）：64.

[5] 宋麗軍.工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用[J].金屬加工（冷加工），2014（12）：29-30.

[6] 宋歡，劉豐洋.工業(yè)機(jī)器人在智能制造中的應(yīng)用研究[J].科技風(fēng)，2020（14）：29.

[7] 蔣炳翔.工業(yè)機(jī)器人在我國智能制造中的應(yīng)用現(xiàn)狀分析及建議[J].中國設(shè)備工程，2018（18）：95-96.

[8] 熊雋.基于智能制造生產(chǎn)線的工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用[J].機(jī)床與液壓，2018，46（21）：91-94.

[9] 陳浩.工業(yè)機(jī)器人及智能制造發(fā)展現(xiàn)狀分析[J].現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)信息，2018（17）：360.