浅谈工业机器人在汽车制造领域的应用

孙建中

摘 要：目前我国许多领域都广泛地应用机器人代替人工进行生产操作。作为一种人工智能产品，工业机器人结合了机械、传感、操控和电子计算等多项技术。本文通过对汽车制造业工业机器人特点的研究，进一步分析工业机器人在汽车制造领域的应用现状，以期为关注这一领域的人员提供一些参考意见。

关键词：工业机器人 汽车制造 汽车装配

中图分类号：TP242 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）10（a）-0094-02

随着我国经济的发展和科技的进步，越来越多的高科技设备运用到了社会建设当中。其中工业机器人在所有领域中占有最大的比重。而汽车制造业工业机器人的应用占整个市场的六成以上。对工业机器人在汽车行业的应用情况进行深入的了解，有利于为将来汽车制造业乃至整个工业制造领域的发展作出贡献。

1 工业机器人的特点

1.1 灵活性强

工业机器人可以根据不同生产环节的需求，进行安装和调试。同传统的汽车制造业的焊接机相比，工业机器人的灵活性和柔性更强。传统焊接机一个型号只能对应一种汽车类型进行生产安装，而由于工业机器人的灵活性强，只需要对其操作程序中的运行方式和运行路线进行修改或重写，工业机器人就可以完全代替传统汽车焊接机，应用到不同汽车类型和不同的汽车部位的生产制造环节[1]。

1.2 稳定性高

由于工业机器人是按照事先写好的方程和设定好的路线进行工业生产，所以相对于人工制造或者传统机械制造来说，工业机器人可靠性更强，稳定性更高。例如，在汽车制造领域最为普遍的KUKA工业机器人，其工作精度最高可以达到0.02mm，这是人工或者传统机器都无法达到的标准。人工操作中容易出现的焊接变形等问题，通过使用KUKA机器人可以有效地杜绝，使汽车车体表面质量提高。

1.3 功能性多

工业机器人的许多功能和特性都在很大程度上弥补了人工制造和传统机器的不足。例如，在汽车生产过程中，由于车身各部分零件的重量都很大，单靠人工搬运不仅很难完成准确定位，而且容易对各部分零件造成损害。而KUKA机器人的最高搬运值可达1t，完全解决了这一问题。此外，只要有充足的电量供应和适时维修保养，工业机器人完全可以实现24h不间断工作，大大提高了汽车制造的生产效率。

2 工业机器人在汽车制造领域的应用

2.1 零件搬运

作为目前汽車制造领域最重要的设备之一，工业机器人在汽车生产的各个环节都有着不同程度的应用。工业机器人在汽车制造行业最基础和最重要的应用就是对汽车各部分零件进行搬运和组装。例如，在工业机器人的末端法兰盘安装定点抓放装置，就可以控制机器人去往指定的地点抓取汽车零部件，并搬到指定的位置完成放置动作。整个过程不仅速度快耗时少，而且对于汽车零部件的损害也会降到最低。此外，操作人员可以根据不同部位不同形状汽车零件的要求，在机器人末端安装不同型号的抓放装置执行器，这样即使是同一个机器人也可以完成不同型号的汽车的零件搬运和组装，从而使工业机器人的应用面扩大，达到节约资源，提高工作效率的目的。

2.2 车体焊接

除了零件搬运这种基础的工作，工业机器人在汽车制造车体焊接的环节也有着重要的应用。车体焊接主要分为点焊和弧焊。点焊技术和弧焊技术在整个汽车车身的制造环节都占据着重要的地位。在车身焊接的过程中，能否规划好焊接路线直接影响着车身质量的好坏和性能的优劣。而工业机器人就可以很好地解决这一问题，例如，在工业机器人中安装适合的焊接工具和运行最适合的程序，能够保证机器人在车身点焊的过程中，降低偏差，提高点焊的精确程度，达到更好的点焊效果。汽车车体弧焊环节也是如此，通过给机器人安装高精度传感器，利用计算机技术控制机器人的运行路线和运动轨迹，此外也可以利用机器人圆弧插补和直线插补的特点，将弧线焊接和直线焊接相结合，达到更好的焊接效果。综合点焊与弧焊，只依靠工业机器人就足以完成整个车体的焊接工作[2]。

2.3 车身喷涂

汽车喷涂环节主要包括车体外部喷漆和车身连接处涂胶。汽车制造业中对汽车车身的喷涂也可以依靠工业机器人来完成。例如，在工业机器人运行程序中添加车身喷涂程序，机器人就可以按照要求对车体表面进行喷漆。同时，事先为机器人安装适合的喷漆枪和喷漆泵等工具，机器人就可以根据车身形状和面积，自主选择最适合的喷漆工具，完成车体表面快速均匀喷漆，有效地避免了因人工操作速度慢和操作过程中出现的失误，导致车体喷漆不均匀或者刮花等现象。除此之外，安装了胶枪和胶泵，工业机器人就可以快速对车体需要密封的部位进行胶封，且工业机器人会根据车身材料的物理特性和化学特性，针对不同部位涂抹不同厚度和形状的汽车用胶，避免造成浪费。

2.4 汽车装配

汽车生产过程中对于汽车装配有专门的装配机器人。相对于普通的工业机器人来说，汽车装配机器人拥有工作精度更高、工作柔性更好、工作范围广、并且能与其他系统配套使用等诸多优点。随着汽车制造业发展程度越来越高，对于汽车安装速度和精度的要求也随之增强，并且在汽车的各部分零配置当中，精密的小配件越来越多，单靠人工装配难以满足生产进度的要求。例如在汽车车门、汽车仪表盘、车身挡板、挡风玻璃、车灯、车体电池、内部座椅的安装，以及汽车发动机装配的过程中，装配机器人都发挥着重要的作用，不仅能提高汽车装配的效率，而且为总装配车间的其他装配机器人的装配工作打好基础。

2.5 出厂前检测

在完成了汽车零件生产、车体焊接、喷漆涂胶和装配工作之后，一辆汽车基本上已经制造完成。但是，在汽车出厂售卖正式投入使用之前，还有一项必不可少的环节，那就是汽车出厂前的安全性能检测。由于安全性能检测具有一定危险性，完全依赖人工的操作可行性不大，因此使用机器人进行汽车安全性能检测是目前汽车制造领域最佳的选择。例如，KUKA工业机器人的安全检测系统主要包括了测量控制模块和视觉传感模块。二者相结合主要可以用于获取被测试零部件的图像信息，并且通过与安全零部件的标准进行比对，测算出其中存在的误差，从而达到排除不合格零部件，提高安全系数的目的。此外，利用碰撞机器人可以模拟人在车内的状态，完成对汽车使用过程中发生意外碰撞的测试。将机器人的模式进行调整，使其适应汽车的运行速度，保证其在发生碰撞的过程中既不发生损伤，又能通过最直接的方式，记录汽车内部在发生不同等级碰撞时的数据，通过分析数据，不断改进汽车性能，达到提高汽车安全指数的效果。

3 结语

随着我国汽车制造领域不断迅猛发展，工业机器人在汽车制造领域的重要性和不可替代性逐渐凸显出来。在汽车制造行业工业机器人不断应用，能有效提高汽车生产效率和汽车生产质量，大大降低人为原因造成的生产过程中的失误，同时也缩短了汽车生产周期，为研发汽车新性能提高产品品质争取了时间。工业机器人的不断发展和完善，势必带领整个汽车制造行业迈向新的高度，对此工业机器人在汽车制造领域的应用具有不可匹敌的贡献。

参考文献

[1] 袁占江，马娜.浅谈汽车焊装领域PLC对工业机器人的控制[J].河北企业，2015（6）：147.

[2] 王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J].机械工程学报，2014（9）：1-13.endprint