试析汽车智能制造中机器人的应用

张志梅　王国修

摘 要：我国汽车制造业的飞速发展，促使我国汽车行业不断的转型升级，从生产性的人工密集生产制造到今天的智能化机器人应用，体现着我国强大的工业制造实力。汽车制造行业不但拥有技术密集型产业的特征，还有劳动密集型产业的特征。并且在生产过程中，对于零部件制造的精准度以及质量都有着严格的要求。并且随着当前我国改革开放的不断深化，人民群众的生活水平大幅提高，我国汽车市场的数量需求不断增大，加上我国消费市场建设不断完善和成熟，作为汽车生产的制造商为了能够更好的满足市场经济发展的需求，开始寻求产业转型升级发展的道路，移动通信技术及计算机网络技术的发展带来了AI智能应用，而AI人工智能则催生了机器人产业的发展。智能机器人在汽车制造行业中有着人工无可比拟的先天优势，能够提高产业效能，大幅降低汽车生产成本，从而帮助汽车生产制造商在激烈的市场竞争中夺得大片的市场份额。

关键词：汽车 智能制造 机器人 生产应用

Analysis of the Application of Robots in Automobile Intelligent Manufacturing

Zhang Zhimei，Wang Guoxiu

Abstract：The rapid development of China's automobile manufacturing industry has promoted the continuous transformation and upgrading of China's automobile industry. From productive labor-intensive manufacturing to today's intelligent robot application， it reflects my country's strong industrial manufacturing strength. The automobile manufacturing industry not only has the characteristics of a technology-intensive industry， but also has the characteristics of a labor-intensive industry. And in the production process， there are strict requirements for the accuracy and quality of parts manufacturing. And with the continuous deepening of Chinas reform and opening up， the peoples living standards have been greatly improved， and the quantitative demand of Chinas automobile market has continued to increase. Together with the continuous improvement and maturity of Chinas consumer market construction， car manufacturers， in order to better meet the needs of the development of the market economy， began to seek the path of industrial transformation and upgrading. The development of mobile communication technology and computer network technology has brought about AI intelligent applications， and AI artificial intelligence has given birth to the development of the robotics industry. Intelligent robots have unparalleled innate advantages in the automobile manufacturing industry， which can improve industrial efficiency and greatly reduce automobile production costs， thereby helping automobile manufacturers to win large market shares in the fierce market competition.

Key words：automobile， intelligent manufacturing， robot， production application

1 引言

我國社会经济的不断发展带动了消费者市场的不断成熟，汽车制造行业的发展也迎来了转型升级的阶段。汽车制造从以前的人工建设制造逐步向智能化制造转变，在汽车工业中大量的智能机器人不断应用到各工作岗位，智能化生产线的出现大大降低了汽车制造的人工成本，有力的体现了我国强大的工业制造能力。AI机器人在汽车制造领域的应用，降低和克服了人工建设在时间和空间上的工作要求，实行了24小时机制运作，这大大提高了企业的工作产能，并且在工作过程中标准化的统一运作大大减少了，因为人工生产而带来的质量问题，促进了我国汽车制造行业的转型升级。

2 工业机器人的含义

全球经济不断发展的今天，智能化的机器人在社会各个产业中的应用范围都非常的广泛，其运动特点是他们可以自动运动，能够进行智能学习以及具有很高的可操作性。能够克服人类的生理特征，在材料移动配件运输等方面发挥着无可比拟的优势。而笔者在文中所指的机器人是工业机器人，当前工业机器人的形式多为依照电脑编程指令能够活动自身多个机械关节的机械手臂。机械手臂依靠自身的强大动力和控制力满足人们在现代制造业中对汽车行业生产制造的自动化需求[1]。

当前在我国汽车制造行业中，智能机器人的应用非常的普遍，从技术方面来看，机器人在运行过程中有一套专门定制的编程技术。机器人能够随着环境的变化进行系统的自动化编程。例如在汽车的生产制造过程中，机器人可以根据环境、生产特点、零部件特征对产品进行科学合理地调整。特别是在高精密仪器的生产过程中，机器人的智能自动化编程能够发挥出最佳的工作效益。并且，智能机器人可以通过编程能够进行自主的深度学习。在机器人的设计生产过程中，很多的结构与人体的某些身体结构具有高度的相似性。例如，在汽车制造过程中，有非常多的智能化机械手臂，其工作形式和人工用手抓取或者是拿某个东西是非常相似的。这种AI拟人化的设置，主要是通过各种编程指令和特殊终端设备来进行驱动的。并且各终端之间通信关系非常密切，在相关的编程指令完成编写之后，就会进行针对性的智能化机器人制造。机器人指令标准通用，智能机器人在应用的过程中，能够将机械手臂末端的机械爪设备传感器取出，放置另一台设备上也能够通过输入相同的编程指令而进行操作，实现了机器人指令的通用化。汽车制造行业是技术密集型产业，在某些关键性零部件生产过程中体现出高精密化的特征，而智能化机器人能够在复杂的情况下对生长情况进行精准科学的判断，及时完成生产任务。大大降低了企业生产的试错成本，并且在生产过程中能够有效地保证汽车生产制造的质量[2]。

3 智能机器人在汽车制造中的应用探究

3.1 机器人控制系统的应用

智能机器人产业中的核心技术是传感器制造、传感器控制以及传感器升级。和早期的机器人制造相比，当今智能汽车中先进的激光传感器以及传感器技术都有着非常巨大的进步。通过在车辆上焊接传感器和定位，大大提高了汽车车辆的智能程度。随着世界各国工业制造技术的不断进步，机器人性能和智能化程度也在不断地进步，这大大提高了机器人在智能化控制系统中的适应性。当前在汽车制造行业中自动智能化还不是最先进的生产方式，最先进的生产方式是通过AI智能机器人进行高效率的汽车制造生产。所以为了能够更好的提高汽车的智能性， 智能制造技术和智能控制技术在汽车生产制造中的应用，就显得非常有必要。通过智能制造技术和智能控制技术可以实现“黑灯工厂”汽车生产线的建立，提高汽车制造工厂的产能和效率。并且通过智能控制系统在汽车中的应用，能够实现对汽车生产线的远程控制，不断优化制造工艺[3]。

3.2 机器人系统结构的优化

汽车智能制造机器人的控制系统是由PLC、计算机设备、控制器设备来共同构成的，智能控制系统不仅能够控制机器人的行为动作和生产模式，还能够实现机器人自身的数据输入输出控制。计算机设备能够进行智能制造机器人的工作程序确定，并且随时根据示教盒的信息生成相关的生产指令和移动指令，并将指令通过服务器伺服道机器驱动器中，由驱动器中的伺服程序处来处理相关的移动指令。其中电脑和PLC能够控制机器人的智能生产操作，并且集成在操作生产过程中相关的数据输入和输出以及生产环境的模拟，都能够通过仿真建模来控制外围设备。并且PLC在运作过程中可以执行少量的自动化控制程序。机器人内部的控制，系统集成以及控制其他设备，完成生产数据的收集分析，实时监控生产环境和操作环境，通过机器人内置的采集设备达到对机器人生产环境的全程控制。为了能够优化汽车智能制造机器人的控制系统，提高企业运作的有效性，可以不断加大PLC技术在机器人控制系统中的具体应用，提高智能制造机器人在控制系统中的适应性[4]。

3.3 机器人控制系统的软件优化

当前我国汽车智能制造系统中，机器人控制系统的软件系统部分是由kss和PC系统共同构成的，软件系统实现了对机器人的内部控制。其中就包括了人机交互界面、I/O操作模块、系统数据库、电机驱动设备、串行通信。KSS对机器人的制造数据生产速度和生产功率，KSS是通过 TCP/ICP协议进行文斗系统通信。通过软件系统的不断优化，实现 Kss和PC协同效率的不断提高，不断调整控制系统的回路以及控制器PID的参数设置，实现机器人系统数据的最优设置。

4 智能制造机器人的发展趋势

4.1 优化车辆结构，探索车辆发展新趋势

我国汽车制造业中大量的金属应用会对环境造成污染，而新时代下寻找新的汽车制造替代材料有利于降低汽车燃油消耗和保护环境。环保型新能源汽车和智能汽车是当今汽车行业发展的一个潮流趋势。为了能够减少汽车的重量，可以不断优化汽车的制造材料，寻找汽车制造材料的替代品，例如铝锰合金、陶瓷、碳纤维等材料应用在新能源汽车的制造上。但是当前我国智能汽车制造和机器人控制系统的研发还处于研究初期，无论是减轻车身结构重量还是使用强度大，重量轻的替代产品都需要进一步的研究。

4.2 点焊质量的监护管理

我国对于典范质量的管理，之前没有可靠的自动测试方法，所以当今的汽车制造行业中，点焊质量监测仍然使用人工剥离的测试方法。而当前汽车行业中，新兴发展起一种新型的点焊质量检测方法，那就是使用电阻式的电阻焊控制器，其工作原理就是检测待焊接工件的二次侧电流和电源输入，然后得到与工件金融融融状态时对应的组织对抗变化，将这些数据反馈给智能机器人内部控制器。让其进行编程计算，然后输出最佳的点焊电流，并且在每个焊点储存电流，以获得下一个焊点的相关焊接数的参考值。

4.3 激光技术的应用以及推广

当前在汽车制造行业中，在机器人制造生产过程中使用激光技术还处于应用推广期。激光技术的应用特点：（1）焊接工件的可焊性可以比差异更深，不同类型之间的金属也能够进行激光焊接。（2）相比于传统的焊接工艺而言，激光焊接的质量更好，这是因为激光的高能量密度是传统焊接不可比拟的，激光焊接所形成的热影响区范围小，焊接冷却后工件的焊接部位变形程度小。（3）将激光焊接应用到机器人智能制造过程中，有利于实现汽车生产制造的自动化和高效率化，将激光焊接机和机器人的数控机台进行配合使用，有利于大大提高汽车生产线的制造焊接效率，减少焊接过程中出现的误差，降低人工使用成本提高生产效能。

5 结语

我国改革开放程度的不斷加深，国内汽车市场的规模愈加庞大市场前景广阔，吸引各国汽车巨头纷纷在我国投资建厂。例如我国出台的新能源汽车补贴政策，吸引了国际造车巨头特斯拉在上海投资建设超级工厂，不断倒逼我国国内汽车产业转型升级。汽车生产线不断实现智能制造化和机器化，生产线生产效率不断提高人力生产成本大大降低。同时我国汽车制造商不断进行产业技术升级，探索汽车制造行业的发展新思路，大力引进AI智能自动化系统以及智能机器人制造，打造“黑灯工厂”，大大提高了汽车制造生产的效能和质量。当前降低生产成本投入研发资金研发自动化生产系统已经成为汽车行业发展的重要关注点，而智能机器人是当前汽车制造行业发展升级的一个关键要素，和传统人力相比有着无可比拟优势的同时，还能够大大降低汽车生产制造的成本升级汽车制造工艺。

参考文献：

[1]于亚平.智能制造与机器人应用关键技术研究[J].时代汽车，2020（16）.

[2]霍淑珍，何志超. 协作机器人在智能制造中的应用[J].机床与液压，2020（9）.

[3]宋欢，刘丰洋.工业机器人在智能制造中的应用研究[J].科技风，2020，No.418（14）：35-35.

[4]汪霖，曹建福.机器人三维视觉技术及其在智能制造中的应用[J].自动化博览， 2020，v.37;No.320（02）：70-76.