工业机器人技术应用研究

朱季泽

（中国航空制造技术研究院， 北京 100024）

引言

工业机器人是高科技发展的产物。在工业发展中科学利用该技术，可以人工智能代替人力手工，提高生产效率，节约生产成本，进而促进工业发展更优化。关注于此，根据工业机器人的基本概念、应用范围、自动化应用、发展前景来具体分析工业机器人的技术应用。

1 工业机器人基本概述

1.1 工业机器人概念与发展

工业机器人是面向工业领域研发的多关节机械手或多自由度的机器装置。它在工作中，是依靠自身的动力以及控制力来执行命令，实现相关操作的。作为社会经济发展的产物，工业机器人大致经历了三个发展阶段，完成了由再现型机器人到感觉型机器人，再到人工智能机器人的转变。工业机器人由此发展不断完善，更好地为工业发展贡献力量。在工业应用中，它能够按照人类的指令行动，还可以按照提前输入的程序实施操作。这极大地解放了人力资源，提高了工业生产的效率，加快了工业生产自动化的进程。这能够大力转变经济发展方式，增强我国工业的科技竞争水平。

1.2 工业机器人发展特点

工业机器人是为工业生产制造服务的，它主要具有以下几个特点。第一，可以编程。生产自动化还可以进一步发展，以此达到柔性启动化。这样。工业机器人就可以随着生产场景的变化进行程序的二次开发和在编写，这对于柔性制造具有重要作用。第二，可以拟人。工业机器人的主要用途为代替人员进行重复和重负荷的操作，特别是操作一些高精度要求，还有高危险性的工作[1]。因此，工业机器人的结构设计过程中充分参考人的关节结构功能，像机器人都有类似人的大臂、小臂、手腕、手爪等。随着技术的精进，现在很多工业机器人配备了“生物传感器”，通过对触感、力量、视觉、声音、语言等的感知，增强对周遭环境的判断与适应能力。第三，具有通用性，这是根据机器人的作用范围而言的。工业机器人作为成熟的标准化运动执行机构，其自身结构特征和运动控制系统均为标准化设计。通过更换不同末端执行器，可使工业机器人完成不同作业任务。此外，纵观工业机器人的发展，我们可以看到它是多种技术综合起作用的。它的发展，必将还会反作用于这些技术，推动它们不断前进。

2 工业机器人应用范围

工业机器人的应用非常广泛，笔者在此将选取几点进行具体说明。

1）工业机器人在焊接领域的应用。就目前的发展来说，工业机器人在焊接工作中表现良好。它在焊接工作中主要作用于弧焊与点焊。弧焊一般是用于汽车工业领域内的，它可对不规则的或是较宽的焊缝进行有效焊接。在具体的实践过程中，首先需要做好机器人的就位工作，将之放置于需要焊接的部位。确定机器人位置的同时，还要固定好焊接部位。此时机器人就可以操作，按照早已设定的程序工作。而且，一般情况下不需要增设外接传感器。如果焊接部位的形状不规则时，焊接工作轨迹就相对复杂，要在机器人焊接作业工具的前面放置安放传感器。这有利于机器人接收关于不规则轨迹的信息，通过人工智能做好弧焊工作。

2）工业机器人在喷漆领域的应用。喷漆使用的材料一般都包含着损害人体健康的成分，所以人工喷漆容易对工人的身体健康造成危害。而且，喷漆工作追求精细化，人工操作需要投入极大的精力。但人的精力又是有限的，长时间喷漆可能会使操作工人产生疲劳感。这就容易影响喷漆的质量，如常见的喷漆不均匀等。为解决人工喷漆存在的上述问题，在实际的工业生产中，喷漆工作通常是由工业机器人代劳的。机器人根据提前输入的程序展开工作。由于它们输入的程序编写科学且精细化，这就保障了机器人的工作质量。

3）工业机器人在恶劣工况下的应用，也是工业机器人一个重要的应用途径。其可对零件进行规范的安装、移动、拆卸。例如工业生产中的热压加工。这项工作的危险系数比较高，这是因为它工作的环境是高温的炉窑以及危险性指数高的车床冲压床。如果人工操作，工人安全健康容易出现问题。所以，就可以规范使用机器人操作。

3 工业机器人技术应用

工业机器人以高科技为手段指导机器人工作，既能解放劳动力，还能保障工作质量。下面将结合实践，分析工业机器人在工业生产中的自动化应用。

3.1 机器人焊接应用

焊接机器人承担的就是焊接工作。根据焊接工艺的不同，可以选择不同类型的焊接机器人。在工业生产中，常见的焊接机器人一般包括点焊机器人、弧焊机器人以及激光焊接机器人等。汽车制造是其应用最广泛的领域，点焊以及弧焊机器人使用的频率很高。在汽车制造中，车辆整体的焊接点大约有四千个。且不说焊接难度，只从数量上看，车辆焊接任务量就非常庞大。如果依靠人工，那就需要投入非常多的劳动力。焊接工作本就要求精细，车辆作为人的代步工具，它对焊接的质量要求就更高。所以，为节约时间、节省劳动力资源以及保障车辆焊接质量，在汽车焊接工作中就可以充分利用焊接机器人。还要加大研发力度，加强焊接机器人在其他工业领域的应用。

3.2 机器人装配应用

在工业生产中，零部件安装也是一项任务量庞大的工作。这就需要大量的劳动力参与。机器人作为节省人力的重要手段，可以科学研发能够承担此项工作的机器人。所以，装配机器人就应运而生。它最主要的功能就是用于生产线上的零部件安装。装配机器人的研发综合了多种技术，包括通讯、光学、自动控制、机械和微电子技术[2]。研发人员根据相应的安装流程，给机器人编写合适的程序。就目前在工业生产来说，安装机器人主要用于电器制造业、汽车制造业。这两个行业普遍的特点就是零部件安装任务量大，而且复杂。安装机器人功能完备，在安装时精准度强悍，灵活性也大，所以我们选用这种方式。如汽车的后视镜、前后挡风玻璃等零件的生产。

3.3 机器人搬运与码垛应用

搬运机器人主要承担搬运工作，它是通过末端的执行器实现搬运目的的。根据搬运事物的不同，搬运机器人的末端执行器也不尽相同，保持着在形状、大小等方面的差距。搬运机器人在工业中的应用范围非常广阔，各行各业几乎都有搬运需求。像生产线上下料、集装箱搬运、装配流水线自动化和冲压自动化生产等。这都提高了搬运的效率，为企业节约了生产成本。

3.4 机器人检测应用

检测机器人从事检测工作，往往具有多维度的附加功能。一般情况下，检测机器人可以用于电路板、药品包装以及半导体的检测。它通过对传感器接收的光感、视觉、触感等信息的检测，作出判断。

4 工业机器人技术的发展前景

工业机器人的使用在我国工业生产中还处于发展阶段。交流是促进发展的有效手段，不少企业会进口工业机器人，他们往往选择台湾或日本两个地区。国内的工业机器人市场主要位于东部沿海地区，以北上广为代表。应用途径最多的就是制造业，特别是汽车制造业。我国是制造业大国，由于劳动力成本的上升，还有一些工作性质，工业机器人有很大的市场空间。基于这些情况，我们要加快推动工业机器人的研发与使用，推动制造业良好发展，提高工业建设质量。

5 结语

工业机器人在社会经济发展中占有重要地位，所以我们要关注其发展。依据工业机器人的应用范围，积极研发多种类型的机器人，以促进工业自动化生产，推动社会不断进步。