工业机器人技术在智能制造领域中的运用研究

陶昌隆

（上海蓝滨石化设备有限责任公司，上海 201518）

近年来，国内制造业的规模一直在不断壮大，同时也面临着产业化转型的问题。虽然目前我国已经成为制造大国，但制造技术仍然需要加强，只有这样才能够真正地成为制造强国。转型的这条道路上，信息基础设施的建设是一定要加强的，而对于工业机器人来说，其属于是未来制造业的一个核心之一，同时在未来智能制造领域当中会担任着重要的角色。在制造业领域转型的过程中，机器人行业也需要不断地自我创新，使得机器人产品能够跟得上制造业发展的步伐。未来制造业的发展趋势就是智能制造，而智能制造技术当中的一个核心硬件设备就是工业机器人，因此，工业机器人在智能制造领域中会发挥出至关重要的作用。

1 工业机器人定义

机器人这一概念在很早以前就已经出现，不论是通过传统的电视机，还是通过互联网，人们对于机器人都已经有了一定的认识，并且一些简单的机器人已经运用在生活当中。可是现阶段而言，国际上还没有针对机器人进行一个统一的定义，目前整体的定义情况就是基本原则是相同的，只是在一些细节上存在不同。其中国家标准化组织ISO 给出了一个定义，定义中对工业机器人是这样描述的：工业机器人是一种可以实现自动控制以及重复编程的具有多个自由度以及多种功能的操作机，可以实现工具的操作以及材料的搬运，最终完成一系列作业。现阶段大多数国家都比较认可这个定义，当然能够看得出来，目前工业机器人技术还没有达到完全成熟的阶段，所以，在未来工业机器人技术不断成熟的过程中，其定义也会得到了相应的完善。

2 智能制造中机器人技术的角色定位

目前我国制造业急需转型，转型的方向就是智能制造。要想构造出一个智能制造环境，那么需要三种核心技术的配合，分别是机器人技术、人工智能技术以及数字化技术。其中机器人技术属于是硬件核心，在实现智能制造的过程中，属于是一项首要技术。

对于高端装置制造业而言，未来的发展趋势就是智能制造，同时智能制造的硬件设施基础就是工业机器人以及数字车间。同时数字车间属于环境设施，机器人属于生产设施，在数字车间进行机器人的使用能够使得机器人的智能水平得到大幅度提升，最终实现智能制造。

3 工业机器人在智能制造领域中的运用

目前，在一些智能制造领域当中，已经开始运用工业机器人技术，比如，焊接机器人、搬运机器人等，另外，在钢铁制造领域当中，也开始运用一些具有特殊功能的工业机器人，下面分别进行介绍。

3.1 焊接机器人在智能制造领域中的运用

在很多制造业中，都会涉及焊接工作，这项工作的劳动强度特别大，要求焊接工作人员要具有较为高超的技术。在运用了焊接机器人后，能够大幅度减少人力成本，提高这项工作的智能化程度，目前已经研发出了很多种焊接机器人，运用最多的就是多关节机器人，这种机器人可以在一定的空间中完成很多种动作，因此可以任意的调节焊接姿态。目前最为主流的焊接机器人有两种，分别是点焊机器人以及弧焊机器人。目前焊接机器人主要是在汽车制造领域中进行运用，特别是在消声器、底盘以及座椅骨架等焊接作业中的运用，通过焊接机器人针对汽车上面的一些零部件实施搭接以及角接，可以确保汽车的安全性。例如，日本的丰田就采用了一种点焊机器人，相比传统焊接工艺，大幅度提升了焊接的质量，同时优化了焊接生产线，大幅度缩短了整体生产线长度。

目前在很多制造业领域中，都针对焊缝位置的精度提出了很高的要求，同时，很多焊接机器人为了能够满足智能制造的需求，都配置了电弧传感器以及激光传感器等先进的设备，可以针对焊缝实现一种自动的跟踪焊接效果，进行焊接时，能够使得焊接轨迹以及焊接顺序进行自动的改变。除此之外，在铁路机械以及船舶制造行业当中也有所运用。能够看得出来，未来随着智能制造趋势的发展，越来越多的精细焊接工作都会由焊接机器人所完成。

3.2 搬运机器人在智能制造领域中的运用

工业机器人在应用时，不但能够按照指挥对相应的程序进行执行，还可以按照事先已经设置好的制定来执行相应的任务，正是依靠这一优势使其能够在物流运输领域进行运用。20 世纪60 年代，物流工作中就已经开始运用一些较为简单的工业机器人，根据相关权威部门的统计，目前全球一共有超过100000 个搬运机器人在被应用，尤其是在一些需要对大型物体进行搬运的工作中。同时，随着机器人技术的不断发展，搬运机器人的相关技术也在不断进步。

随着智能制造的来临，传统的搬运机器人已经无法满足制造需求，因此，越来越多的新型搬运机器人被研发出来，这些新型的搬运机器人使用了很多学科的技术，其中目前比较热门的就是六轴搬运机器人。近年来随着技术的进步，搬运机器人的最大负荷能力已经达到了1300kg，可以完成垂直方向上5m 范围内的各种搬运工作。我国近几年来所使用的都是并联机器人，能够实现最多6 个自由度，比较主流的就是Delta 机械手，精度非常高，能够控制于±0.1mm，由于研究较晚，所以目前在搬运机器人这一技术上，国内的技术还是落后于国外等发达国家。

3.3 钢铁领域智能制造过程中所使用的几种工业机器人

（1）自动拆捆机器人。在钢铁生产工艺中，冷轧带钢是通过钢卷的方式来进行生产的，在生产出钢卷之前，一定要进行拆捆、开卷以及穿带，后再加速至一个正常的速度进行制造，这样就会使得生产时间很长。通过采用自动拆捆机器人能够使得前道机组过来的钢卷实现自动的捆带剪断操作，同时对于自动拆捆机器人而言，其机头可以实现旋转运动以及横向移动，还可以针对卷边以及捆带的位置进行自动的测定。将捆带剪完后，对于自动拆捆机器人而言，其还可以对已经剪下来的捆带进行自动压实，这样捆的尺寸就能够达到最小，然后再自动地卸到废料斗里面进行处理。通过自动拆捆机器人的使用，能够使得很多工序时间减少，并且提高了安全性。

（2）自动取样机器人。通过自动取样机器人的使用，在生产的过程中能够针对钢板实施自动的取样操作以及打标记操作，对于自动取样装置而言，其是通过4 个立放样板斗、一台机器人、一个平放样板斗、一套取样贴标夹具以及平斗推出机构所构成的。通常情况下，对于自动取样装置来说，其在机组取样剪后，就会对取样小车里所含有的试样板进行贴标操作，后再将其搬运至相应的料斗当中。通过这种机器人的使用，能够使得劳动力大大降低，同时还能够大幅度的提升质量过程的控制稳定性。

（3）自动贴标签机器人。通常情况下，对于冷轧生产工艺流程而言，针对钢卷进行打捆操作后，钢卷会跟着钢卷小车一起行进至相应的贴标工位上面，在这时，自动贴标签机器人就会受到一个指令，然后开始进行标签的打印、拾取以及粘贴操作。这种机器人是利用真空的原理对标签进行吸附，同时还能够将钢卷的宽度以及直径大小计算出来，后贴标头机械臂就会马上移动至需要进行贴标的地方，接下来吸附有标签的贴标头就会首先压在需要贴标的地方，后利用辊轮将标签抚平好，这样标签就已经贴在指定的位置上。然后机器人就会回到最开始的初始位。通过这种机器人的使用，能够实现整个贴标工序的智能化操作。

4 结语

传统制造业不仅生产效率低，同时安全性也不是很高，所以目前国内已经开始对制造业进行转型。随着智能时代的到来，智能制造已经是未来的一个必然趋势，同时随着机器人技术的不断发展，工业机器人在智能制造领域中的运用也会越来越多，尤其是仿生学在机器人当中的运用，能够使机器人的动作更像人类，从而完成传统制造领域当中需要人工完成的一系列作业。能够看得出来，未来工业机器人会成为制造生产线的主力军，在智能制造领域中成为重要角色。