基于工业机器人的自动化生产线研究

李晓娜

（山东华宇工学院，山东德州 253034）

0 引言

制造业是国民经济的支柱性产业之一，随着科学技术的不断发展，工业机器人逐渐走入大众视野，为自动化生产线提供了新的发展方向。通过在自动化生产线中应用工业机器人，可以大幅提升工业行业的生产效率，降低废品率，在确保产品加工质量的同时，降低生产成本，为工业行业的长久发展打下坚实的基础。由于经济发展水平与日俱增，市场竞争环境日渐复杂，制造行业的发展也将面临着前所未有的机遇和挑战。在这种发展背景下，工业机器人的引入，可以大幅提升制造业的自动化生产水平，加快行业智能化发展速度，帮助企业在竞争激烈的市场中占据一席之地，促进制造业全面转型，提升其经济效益。

1 工业机器人背景与技术

工业机器人设计的最初目的是解放生产力、优化生产线、帮助工业企业完成自动化生产，最终实现制造业的现代化操控，工业机器人是一种融合多种联动机械为一体的装置。近年来，随着科学技术的不断发展，互联网技术在各个领域中都得到广泛应用，而工业机器人则是通过把互联网技术和机械生产相结合，把生产过程中的各种生产操作设置为自动化控制程序，形成一条基于工业机器人的自动化生产线。在实际生产加工过程中，由于生产产品类型的不同，使用的工业机器人形态和功能也有所不同，这也给工业机器人提出了更高标准的要求。不但要求其具有较高的生产效率，还要具备占地空间小的优势，只有这样才能满足现阶段工业生产的需求。所以，工业机器人的结构部位，需要使用强度和腐蚀性过硬的不锈钢材料，延长工业机器人的使用寿命。同时，使用电力驱动系统，为机器人的运转提供强劲有力的动力支持，确保机器人可以快速、准确地进行工作和运转。除此之外，还要为机器人配置先进的计算机系统，提升作业准确度。

2 工业机器人简述与特点

工业机器人是组成自动化生产体系的重要部分之一。工业机器人的组成结构大体可以分为驱动系统和控制系统两种。工业机器人的出现改变了原本的生产加工模式，不但大幅提升了生产效率，同时也确保生产线的加工准确率。由于工业机器人在投入使用前，就已经被输入编制好的程序和指令，所以也就赋予了机器人相当于人脑的智慧，同时，内在的驱动系统在实际工作中也发挥了肌肉和经络的作用，帮助机器人准确实现工业生产操作，确保各种操作任务能够有效、准确的执行。

工业机器人最大的特点就是具有良好的自动化性能，在实际加工和生产过程中，可以通过自身的动力系统和编程操作，代替人力实现复杂化的工业生产操作。机器人的各种运转都是通过事先编写的程序来进行，但是在实际操作中，如果有需要，也可以在线编程来修改相关指令，或者通过手动人工干扰来改变机器人的运转。工业机器人参与的制造业生产与传统人工生产相比，具有智能化、自动化的特点，生产作业效率更高，操作准确度好，工业机器人的持久性工作能力更好，可以实现长时间、不间断的精准作业。

3 基于工业机器人的自动化生产线构建

3.1 运行方式

在进行工业机器人自动化生产线建立过程中，首先要明确不同生产中的运行方式，以冲压生产过程为例，把工业机器人运用到冲压自动化生产过程中，首先要做的就是为工业机器人编制科学合理的工作流程，设定精准的生产路径，从而提升工业机器人的工作效率，确保工业机器人可以在冲压自动化生产过程中安全可靠的运转。由于工业生产包含了各种类型的自动化生产线，所以在系统运转模式和操作流程上都有所不同，而冲压自动化生产线与其他工业生产相比，在工序要求上更为复杂。在实际生产中，主要包含垛料、拆垛和板料对中等流程，在完成板料对中后，可以使用上料机器人进行放料操作，这样可以大幅提升生产效率，确保后期冲压操作顺利进行。在结束冲压操作后，仍然可以通过下料机器人进行取放料。由于不同生产工序要求不同，所以冲压自动化生产的循环次数也有所不同。

3.2 控制系统设计

对于现代化工业生产而言，工业机器人的使用和引入已经是势在必行，同时，工业机器人自动化生产线也在不断的优化和完善，实用性和功能性也在不断的增强。为了提升产品的生产质量，工业机器人在控制系统的设计方面也要积极的创新，而工位设计精度则决定了控制系统设计方案的可行性。举例来说，在进行汽车车架生产过程中，首先要做的就是根据生产流程来进行控制系统设计，了解焊接工艺和施工标准，并根据实际工作标准要求确定焊缝和焊接点数量，从而使用相应数量的工业机器人进行生产加工。同时，为了满足自动化生产需求，就要做好自动化操作系统编程。目前应用的编程方式有示教器编程和软件离线标编程两种，示教器编程指的是以机器人运动轨迹和运行路径为基础的一种编程语言，通过手动记录的方法实现程序编程。软件离线编程指的是通过计算机的建模和程序设计进行预先编程，最终通过技术人员的调试和试运行实现控制系统的设计。

3.3 自动化生产线操控系统

自动化生产线操控系统指的是以机器人设备为核心技术的自动化生产流水线。其实质是把自动化生产设备和自动化生产技术应用到机械设备生产过程中，并结合先进的网络信息技术实现工业生产的智能化和数字化。自动化生产操控系统主要包含远程控制方案、资源管理系统以及自动化柔性管理技术等。其中远程控制方案，可以通过先进的通信系统技术、传感技术等对机器人设备进行远程操控，实现对整个生产系统的监测与管控，便于调节整个生产流程，为工业生产的高效运行提供有力支持，最终实现生产线自动化调节与控制。资源管理系统是整个工业自动化生产线的仓库，构建了企业和制造工艺的连接桥梁，可以对工业生产技术进行实时更新和提升，有利于建立一条完善、精准的制造生产线，便于处理生产过程中的突发性临时事件。由于工业生产企业生产流程复杂，所以，有必要使用自动化柔性管理技术来进行信息管理，工业机器人通过配备的信息输入、输出模块提升整个管理系统的可靠性，确保信息管理系统实现高效、无缝衔接，便于对工业生产线进行开放性控制。

4 在自动化生产线中工业机器人的应用

4.1 焊接机器人

焊接机器人是工业机器人在自动化生产中应用的典型代表，目前经常使用的是弧焊焊接机器人和激光焊接机器人两种。在工业生产领域中，汽车制造业是使用焊接机器人最多，也是使用效果最好的行业之一。由于在汽车生产过程中焊接点数量较多，如果继续沿用传统的人工焊接方式，不仅工作效率低，还会对工作人员身体健康和汽车质量产生一定的影响。而焊接机器人的使用，不但可以减少焊接工作人员的工作压力，还能提升工作效率，降低生产成本。近年来，随着焊接机器人的不断发展成熟，在汽车制造等工业领域也得到了广泛的领用，并且多年的实践表明，工业机器人的使用大大提升了相关行业的生产水平。

4.2 装配机器人

在工业自动化生产线中，装配机器人也是重要的组成部分之一，它在生产过程中主要担任了装配的角色。装配机器人相比较于其他工业机器人，在设计原理和组成结构方面有很大的不同，是一种更为高端的科技类产品。装配机器人不仅利用了现代先进的微电子技术，还融合了通信技术和自动化技术等先进技术，所以如果对装配机器人能够科学合理的使用，就能大大提升工作准确度，有利于资源的整合利用。比如在汽车生产领域中，大量细小繁杂的零件在组装过程中，如果使用装配机器人，可以有效的提升工作效率，确保装配准确度。如果使用人工装配，那么就不可避免地会受到经验和技术水平的影响，导致装配工作产生误差，不但影响了整体施工质量，还降低了生产加工效率。

4.3 搬运机器人

在自动化生产过程中，另一个经常使用的工业机器人就是搬运机器人，它可以实现快速的流水搬运作业。通常工业机器人有着较为灵活的安装空间，但是搬运机器人与其他工业机器人相比，通常会安装在末端执行器上，通过传达不同的工作指令，来实现搬运的相关操作，这样可以大大解放劳动力，在节约生产成本的同时提高搬运作业效率。除此之外，通过搬运机器人在各个领域中的应用，还能大大提升行业市场竞争力，为国家经济的发展提供有力支持。

5 工业机器人自动化生产线技术的发展方向

随着科学技术水平的不断提升，工业机器人生产技术得到进一步的完善和优化，在制造业加工生产过程中具有显著的应用优势，使得工业机器人进入了新的发展阶段。未来工业机器人将朝着更加智能化、自动化的方向发展，相关人员在工业机器人的研究方向将主要集中在柔性机器人技术和情感类智能机器人上。同时，云技术和虚拟技术的发展也将给工业机器人提供新的发展思路。也就是说，性能更加完备，技术水平更加优良的工业机器人将会应用到制造业加工生产中，为工业生产打造出一个全新的智能化时代。但是越来越多工业机器人的应用，将会导致越来越多的人面临着失业问题，尤其是对于我国这样人口众多的国家来说，如何平衡好人工与工业机器人的竞争关系，将是当前社会发展面临的主要问题之一。所以，要想使工业机器人自动化生产技术更好的发展，注重人与工业机器人的竞争，使两者可以协同合作，促进社会发展进步。

6 结语

工业机器人在自动化生产中的应用已经势在必行，它不但在一定程度上解放了劳动生产力，同时也给工业提供了一个新的发展方向。所以，在新时代的发展背景下，制造业应该充分利用工业机器人的自动化优势，提升生产作业效率，以便为制造业的长久发展打好基础。