工业机器人在智能制造中的运用

关 鹏

（重庆水泵厂有限责任公司，重庆 400030）

1 我国工业机器人发展现状

我国工业机器人研发要晚于国外发达国家，工业机器人的技术水平与发达国家之间有很大差距。欧美和日韩等国家，工业机器人技术已走过了初步发展的时期进入到智能制造的阶段，技术已十分成熟。20世纪70年代，在国家政策和及市场的双重促进下，我国部分企业开始应用工业机器人技术，这成为我国工业机器人发展的开端。随着我国工业化步伐的加快，工业机器人技术也在逐渐发展。应用领域已经涉及到医疗、汽车、教育以及科学研究等，这大大提高了我国工业化的进程。近年来，国产机器人在大量的生产，国产工业机器人大部分应用于电弧焊、喷涂、搬运、打磨等领域。随着工业机器人技术日益成熟，配合各种感知技术（特别是激光跟踪技术，视角识别技术，虚拟现实技术等）的集成应用，可以几乎是完全替代人的操作方式和和效果，达成智能化与自动化的有机统一，使得工厂的生产效率和产品质量大大的提升。

中商产业研究院发布的《2018-2023年中国工业机器人产业市场前景及投资机会研究报告》中显示，2009年至今，世界上工业机器人销售量每年都在增加，2017年全世界工业机器人销售额达36.33万台，与2016年同比增长17.7%；随着科技的不断发展，工业机器人的应用市场会越来越宽，工业机器人的需求量也会越来越大，预计2018-2020年全球工业机器人的销售量将保持每年15%的增长率。在全球各区域工业机器人销售量业绩可以了解到，2017年亚洲工业机器人总销额达到24.2万台，工业机器人销售量大幅度增长，预计2020年销售量将达到35万台；2017年欧洲工业机器人销售量为6.4万台，与2016年的5.9万台增长8.9%；美洲地区工业机器人销售量为5.0万台，同比增长17.1%。数据显示，2017年中国工业机器人销售量为12.08万台，与2016年的9.14万台增长32.2%。随着工业机器人需求的增加，预计2018年中国工业机器人销售量将达到14.7万台，占全球工业机器人销售量的37%。

2 工业机器人的应用优势

随着工业机器人技术的不断发展和完善，配合外围的控制与感知系统集成，完全可以借助机器人与智能化的系统集成而实现制造过程的无人化操作，实现机器换人，提升制造业的智能化与自动化水平。许多一线工人被工业机器人所替代，工人转移到幕后进行维护工作。同时，随着人力成本的不断增加，机器换人的形势越来越紧迫，人力被替换其实是科技发展的必然趋势。因为人力的成本较高，不仅需要提供正常的安全保证，还要给予大量的报酬且人力效率参差不齐，工人流动性较大，会出现用工荒的现象，这都会给工厂造成一定损失。而工业机器人没有这些缺点。机器人使用的成本包括自身制造成本和维护成本，这些费用对于长期的生产来说是比较少的。此外机器人的工作效率很高，它们几乎不需要休息，只要维护得当，机器人可以长时间高效的工作。经了解，目前上海智能制造推动产业高质量发展平均生产效率提升50%以上，最高提高3.8倍以上，运营成本平均降低30%左右，最高降低近80%。还有在一些极端的恶劣的环境下，比如高海拔的条件下，工人呼吸都很困难，更不说去干好工作了。还有海底或海中作业普通人下海危险性太大很有可能失去生命。还有常见的大楼上的“蜘蛛人”也就是清洁工他们的工作也很危险。此外还有一些有毒、辐射等环境下的工作，人工身安全不能得到很好地保证，因为谁都不能保证没有突发情况。而工业机器人就不会有这些担心。在这些极端条件下机器人可完美运行，外部环境基本对它们造不成伤害。而且遇到突发情况时机器人就算损坏了，到时候再进行回收，进行零件的更换，很大成度上还可以重复再利用，和人工比，避免了经济纠纷，也大大降低了成本。这样来看，工业机器人的使用确实是百利而无一害的。而且工业机器人是通过技术人员编程进行操控或自动控制的，本身它们是没有任何人类的情感的。而在许多一线的工作大多辛苦，乏味工人的内心会产生许多想法。这可能造成工作上的麻烦困扰，最终可能导致人员的流失或工作效率低下等情况。工业机器人完全可以免除这些担心。

3 工业机器人在智能制造中的应用

目前工业机器人可以应用许多智能制造的企业中去，主要体现在两个大的方面。一方面工业机器人能在一些恶劣的环境中正常运行，比如：在一些焊接领域，有真空焊接者其他气体环境焊接。还有高温环境下的热处理工艺，压力锻造，冲压成型。还有一些精密加工，如微米级或原子级加工等。还有一些企业的产品在制造的过程中可能会有一些化学上的危害，如有毒有害的气体、粉尘，完全可用工业机器人来代替，减少人工伤害，避免损失。另一方面是企业数量不断增加，用工数量不断增加，许多的大型产业都需要大量的工人来操作，而人力有限。如在电子技术产品生产线和食品加工生产线上，许多步骤的加工都可用机器手臂来代替，大大减少了人力物力。在这些生产线上，工业机器人完全可以进行大量的不同的重复次数多的工作。工业机器人的智能制造为我国工业生产自动化智能化提供了动力源泉，促进了社会的进步。

针对某些生产线上智能制造的流程，按零件的走向，可以分为抓取、上料、卸料、夹装、移动和翻转等，这种制造模式十分适用于大批量零件的加工制造，这样能够最大限度节省人工成本提高生产率。智能制造的流程相对来说也不复杂，以一个零件在智能制造生产线的加工过程为例。工作流程开始后，所有机器进行复位检查动作，将生产线的运行模式更换到自动运行模式。自动上料机构将零件从进口处拿出，通过传感器传递信号给机器主机。机器人在取料台上感应系统的命令下，准确进行取料步骤，然后零件进行传送到下一工序，机器人再对零件按程序进行加工，一步一步进行各个机器人的加工，最后加工好的零件被运送到取料台上，然后再进行包装，打标签等步骤最后变成成品，再由机器进行转移放到成品存放区。智能制造生产线上的工业机器人通常需要进行许多的程序设定设置，例如传感器信号传递软件配置、加工坐标的对准的设置、载荷力的大小设置、零件抓手固定位置的设置、运送位移的校准等。

工业机器人技术现已成为世界自动化技术的大趋势，越来越多的制造企业将工业机器人智能制造引入车间，未来机器人的智能制造会更多应用于生活生产中的各个领域。此外随着互联网的加入远程控制、网络控制还会对机器人的智能制造产生重大影响。