工业机器人的技术应用趋势及维护

李铁鑫

（内蒙古君正能源化工集团股份有限公司，内蒙古乌海 016000）

0 引言

与发达国家相比，我国的机器人技术起步较晚，但近年来在自动化、智能化技术日渐进步的背景下，我国的机器人技术取得了卓越发展成就，并在很多生产领域应用效果非常突出。现阶段，随着工业生产规模的扩大，工业机器人已然成为了一些大型工业企业的重要生产要素，承担了部分人工作业，减少了人工投入，转变了生产方式，推进了工业现代化。但是在使用工业机器人时，必须要做好相应的维护工作，使之保持最佳的运行状态。

1 工业机器人的概念及特点

工业机器人中集成了多种现代技术，具有学科综合性和交叉性，包含机械、电子、控制和通信技术以及人工智能、传感器等技术，是现代化发展的产物。随着技术的日渐进步，现在有很多种的工业机器人已经具备了行走能力，这是当前及未来发展的一大方向，已经有很多的工业机器人具备了行走、感知和环境适应能力。在实际应用中，工业机器人主要有以下3 个特征。

（1）可编程。工业生产中，生产自动化更高层次的发展趋势就是柔性启动化，在智能化技术快速发展的过程中，工业机器人的环境适应能力越来越强，系统内的相关模块可以根据运行的实际需求来进行编程，这一特点使得工业机器人在小批量、多品种的柔性制造过程中的作用凸显[1]。

（2）拟人化。在设计理念上，工业机器人正是根据人的思维来进行的，这样工业机器人的结构功能和性能非常突出，可以模拟人的很多行为和动作。例如，大臂、小臂和手腕等使工业机器人的动作更为灵活，且在其中还包含了多种传感器，通过这些传感器来完成对信息的采集、分析工作，可以更为有效地控制工业机器人的行动。

（3）通用性。工业机器人的功能非常多样化，这使其在工业生产的不同作业环节都具有良好的适用性。

2 工业机器人在生产领域的应用

2.1 焊接机器人

工业生产中有非常多的焊接作业，焊接工艺的类型繁多，再加上焊接要求有所不同，使得焊接作业难度非常大，而焊接机器人多用于焊接作业环节，能够保障焊接的质量。根据焊接工艺的不同，焊接机器人可以分为不同的种类，比较典型的有弧焊机器人、激光焊接机器人和点焊机器人，总体上点焊和弧焊机器人的应用范围更广。在汽车生产和制造领域，焊接机器人的应用最多，保障了汽车生产、制造的效率和质量[2]。有关数据显示，一辆整车中有约4000 个焊接点，每个焊接点都有着不同的工艺要求，使用焊接机器人可以在一定程度上避免传统手工焊接造成的焊接质量问题，最大限度地保障焊接效果。焊接机器人在改变传统手工焊接的基础上，还减小了焊接工艺对周边环境造成的不利影响。

2.2 装配机器人

在工业生产领域，装配机器人主要负责各种装配作业，能够大大减少在装配方面的人力资源投入。从技术角度来看，装配机器人具有机电一体化的特征，集成了光学、机械、微电子、自动控制等多种高新技术，正是由于这些技术的支持，使得装配机器人的功能和附加值都非常高。在装配领域，装配机器人发挥了其高精度和柔性化的优势，可以与其他的生产系统和模块有效配合，在电器制造领域的技术优势非常明显[3]。汽车的安装过程中也用到很多装配机器人，它们有着严格的精度和速度标准，以充分满足小配件装配的实际需求，克服传统人工装配的弊端和局限性。车门、仪表盘和车灯、电池等的安装工作，也可以利用装配机器人来实现。

2.3 搬运机器人

搬运机器人的基本功能就是搬运，它们在生产领域的应用使得搬运工作实现了自动化操作，提升了搬运的效率。在搬运机器人上安装有不同类型的末端执行器，就可以使搬运呈现出多样化的状态。随着搬运机器人功能的日趋完善，其在很多的领域的应用效果都十分突出，具有良好的环境适应性和通用性，可以完全取代传统的人工搬运作业。

2.4 检测机器人

在生产领域，工业产品都需要经过严格的检验后才能投入市场交易，产品检测的难度非常大。而检测机器人可以取代人工检测来进行各种产品的质量、性能检测。例如，在很多工业流水线中，检测机器人可以利用视觉、光感和触感等多种类型的传感器来完成产品的检测任务。

3 工业机器人的技术发展趋势

3.1 机器人的操作机构

智能化技术的进步使得工业机器人具有了更为突出的操作功能和性能，经由相应的技术操作，完全可以实现生产领域的技术优化和创新。操作机构是当前及未来技术创新的一个重要方向，在不断进步中，工业机器人的操作机构已经发生了明显转变，传统的操作机构主要为平行四边形，而当前以开链式为主，在这种类型的操作机构下，工业机器人能更加符合各种条件下的操作需求，也就扩展了其应用范围和空间。现阶段的工业机器人设计，更倾向于采用轴关节一体化设计。

3.2 机械设备的控制系统

控制系统开放化、网络化和标准化的发展方向越来越突出，这一发展方向主要是为了迎合当前在生产领域对工业机器人人性化设计的要求，只有保障了控制系统的开放性、标准化，才可以使得工业机器人具有更为突出的功能和性能，能够满足人机界面交互性的要求。现代化的控制系统设计理念下，要求相关设计人员要以语言、图形变界面的操作方式，使整体的操作更为便捷与高效。

3.3 工业机器人的传感系统

在工业生产和加工领域，工业机器人的应用可以解决一些复杂、高精度产品加工和制造方面的问题，由于工业机器人并不具有人脑的自行分辨能力，就需要利用传感系统的设计来进行产品的分析与定位，以保障操作的正确性。一些工业机器人中所使用的传感系统是以颜色来辨别位置的，当然，也包含了一些激光感应装置和电子感应装置，通过这些装置中的感应模块，操作系统就可以自动进行编程与操作控制，传感系统的优化使得工业机器人具备了更高的自我辨识能力，也就可以应对各种复杂的加工程序。

4 工业机器人的维护措施

4.1 常见的维护和保养措施

4.1.1 运行前的维护

工业机器人在高强度的使用过程中也可能会面临失效、操作错误等问题，针对这些情况，在使用之前需开展相应的维护，有关部门需在正常的使用之前，对工业机器人的每一个设备部件，尤其是轴电机刹车加以检查，检查在电机关闭的状态下，电机轴是否还在其原本位置上。通常情况下，刹车性能比较好的工业机器人在使用过程中，即使处于电机关闭的状态下，电机轴也依旧可以保持在原有的位置上，如果存在位置的偏移，就需要进行刹车的维修。在工业机器人点检的过程中，严禁对控制系统中的相关运动参数加以调整。

4.1.2 工作中的维护

工业机器人在使用过程中的维护要结合机器人使用的具体情况来进行，专业的维护人员要密切关注工业机器人监控信号、气动、液压、保险装置、仪表指示等情况，只有密切关注这些情况，所制定的维护手段才是最为有效的。在工业机器人处于工作状态下的维护工作中，企业必须要安排专人来负责，对系统中所采集到的各种运行数据加以分析，当发现异常数据时，要及时进行相应的分析，从中获得故障类型、部位和原因等，尽快恢复工业机器人的最佳运行状态。

4.2 一般维护与保养时间

工业机器人的一般维护属于常规性的维护手段，要求有关的维护与管理人员需在此过程中定期对机器人设备进行保养，根据工业机器人的运行条件要求，适当对环境、温度和强度等加以优化，基本上在每天的工业机器人运行结束以后，就需要开展一次的维护工作，做好清洁处理，及时更换滤布和电池，对伺服驱动系统和控制器风扇加以清理。

4.3 本体维护与保养

工业机器人的本体维护与保养工作中，重点要对相关的零部件加以检查与维护，而从事这一维护与保养工作的人员，必须要具备足够的维护经验和技术，能够通过看、闻、听、检测等多种手段，进行全面的维护与保养。

5 结语

目前，工业机器人在很多的生产、制造和加工领域有着广泛的应用，由于具有自动化和智能化的特征，其在实际生产过程中取代了部分的人工作业。在技术不断发展的今天，工业机器人的功能逐步提升，未来将有巨大的发展潜力。