工业机器人在智能制造中的应用浅析

高昕葳

摘要： 伴随着我国社会经济的不断进步，传统制造技术已经跟不上时代发展的步伐，尤其是工业制造产业在当前阶段面临着巨大的挑战，而人工智能技术的发展和创新，则给传统制造行业带来了新的发展机遇。工业机器人作为智能制造技术的代表，其有着占地面积小、利用效率高的优势，受到了人们的青睐，也越来越多的被应用到各行各业之中。本文研究和探讨了工业机器人在智能制造中的实际应用，并对未来工业机器人的发展趋势做了一些展望。

Abstract： With the continuous progress of China's social economy， the traditional manufacturing technology has been unable to keep up with the pace of the development of the times， especially the industrial manufacturing industry is facing a huge challenge in the current stage， and the development and innovation of artificial intelligence technology， to the traditional manufacturing industry has brought new opportunities for development. As a representative of intelligent manufacturing technology， industrial robot has the advantages of small footprint and high utilization efficiency， which has been favored by people and more and more applied to all walks of life. In this paper， the practical application of industrial robots in intelligent manufacturing is studied and discussed， and the development trend of industrial robots in the future is forecasted.

關键词： 工业机器人;智能制造;工业制造

Key words： industrial robot;intelligent manufacturing;industrial manufacturing

中图分类号：TP242.6                                      文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）20-0199-02

0  引言

工业机器人具有安全高效、自动化程度高等诸多优点，其出现彻底突破了我国传统工业制造行业的局限性，为智能制造在制造业当中的应用开辟了一条新的路径。由于我国对工业机器人的研究起步较晚，相比于西方发达国家还有着不小的差距，但对于我国工业机器人技术的不断完善和创新将会为传统制造业带来颠覆性的变化，使得“中国制造”向着“中国智造”的方向转变。因此只有不断加强对人才的培养和技术的研发，才能够为智能制造的快速发展打下良好的基础。

1  工业机器人相关概念

机器人是工业智能化发展的产物，它能够模仿人类的动作和思维模式，并通过接收到人类设定的相关指令来完成各种高难度、高风险、高精度的操作任务，从而提高了人们工作的效率和安全性[1]。随着我国经济的不断发展，机器人应用的范围和领域也在不断的扩大，从最开始的工业生产发展到现在已经涉及到家居智能、物流仓储以及交通运输等各个行业。以工业生产为例，工业机器人相比于人类具有以下几个特点：首先是大脑，它是人类的神经中枢和司令部，发挥着调节和支配身体各项技能的重要作用，对于机器人来讲，它的大脑指的是自动控制程序，并通过设定相关参数和发送具体指令来指示机器人完成任务。其次是身体，机器人的身体指的是其所具有的结构形态，根据行业不同和功能的不同，机器人所具有的形态结构也会存在着很大的差异。最后是机器人的动作效率，这也是工业机器人能够进行工作的关键，在现阶段工业领域中，对于机器人应用最多的是机械手臂和机械装置，例如：运输机器人、焊接机器人等。焊接机器人主要应用在汽车制造行业中，其能够高标准的完成人工操作的电弧焊和氩弧焊等，且具有工作效率高和焊接质量好等优点;而运输机器人则主要应用于仓储物流领域，在货物搬运以及分拣等方面有着广泛的应用，也可以被应用到一些偏远以及人工操作困难的工作当中，以代替人类的工作。

2  工业机器人的优势

随着对工业机器人技术的不断创新和研究，再加上对控制系统和感知系统的完善和优化，使得以机器人和智能制造系统为主的无人操作过程有了实现的可能，通过工业机器人代替一线工人，可以在很大程度上提升我国制造业的自动化和智能化生产水平。

2.1 降低生产成本

在当今社会，企业用工成本呈现出连年上涨的趋势，这为企业的经济效益带来了很重的负担，在科学技术不断发展的背景下，由机器人代替一线工人已是未来发展的必然趋势。传统的人力用工往往存在着很多的问题，企业不仅要为他们支付较高的薪资报酬，而且还要在安全、环境等方面提供有力的保证，且工人还具有流动性高的特点，一旦出现用工荒，将会给企业的正常运营带来很大影响。而相对来说，机器人则不存在以上缺点，机器人的使用成本也只包括制造成本和维修成本，相比于人工成本则少了很多。另外机器人还具有工作效率高、工作时间长等优点，只要日常维护保养得当，机器人可以保持长时间的高效工作。例如：在汽车制造行业，大力推广使用工业机器人可以降低人工成本的支出，还可以提高工作的精度和质量，大幅度增加企业的经济效益。

2.2 提高工作效率及对环境适应能力

在工业生产中，可以利用机器人来代替人工完成难度较高的工作。比如工人在工作期间容易出现心理烦躁、走神等现象，从而影响到了操作的精度，而工业机器人则可以保证持续性的工作，不仅比人工工作效率高，而且还能够保证工作的质量。此外，工业机器人还具有更为广泛的工作范围，比如一些具有一定风险的工作，利用机器人来代替工人就可以实现降低工作风险的目的;还有部分工作由于环境较为恶劣，工人长期在这种环境中工作有可能会引发健康问题，这时利用机器人来代替工人，只需为机器人编制一套程序就可以解决环境恶劣的问题[2]。

3  工业机器人在智能制造中的应用

工业机器人在我国企业中的应用主要体现在以下两个大的方面。一方面是机器人能够在恶劣环境中正常工作，比如：真空焊接、高温热处理、锻造冲压等。机器人能够胜任一些精密度要求比较高的工作，比如：微米级或者原子级的加工工艺。另一方面随着企业数量不断的增加，对于工人的需求量也在不断增加，而相对的人力劳动力是有限的，因此很多生产线上的工作就可以使用机器人来代替，从而大大减少了人力、物力方面的成本。根据相关调查显示，在我国目前智能制造中对于工业机器人的应用依据功能不同可以划分为自动拆捆、自动贴签、自动取样以及无人行车等四个角度，并且还在不断的扩大，已覆盖了智能制造的大部分领域。

3.1 工業机器人在数控机床中的应用

在现代工业生产中，机器人可以应用在各种生产活动中，既可以是不相同的单品生产线，也可以是不同生产规模的柔性生产线。在这些生产线上广泛应用工业机器人可以提升工作效率、改善工作环境，减少对原材料的浪费，降低工业生产的成本。例如：机器人可以实现和不同类型数控机床的连接，从而可以按照不同要求来进行生产，为打造柔性生产线打下良好的基础。在一些制造企业中，加工工件的生产线主要包括卧式加工中心和机器人两大部分，而工业机器人则主要负责工件的搬运任务，通过扫描系统，控制器可以根据机器人的扫描结果来判断何时运输工件[3]。工业机器人还可以使用视觉传感器来进行精确定件，实现工件的运输任务。在整个过程当中，不需要人员的参与，实现了完全的智能化制造，体现出了工业机器人工作高效率、高精度以及高度一致性的优点。

3.2 工业机器人在汽车制造中的应用

工业机器人在汽车制造业中的应用十分广泛，主要应用于搬运、焊接、喷涂以及整车装配等方面。首先是搬运，在自动化机床进行工件装卸过程中，机器人可以做到准确、快速的抓取到所需零部件，并在不损坏零部件的情况下进行精准的移动。在汽车生产过程中可以根据工件形态和重量的不同来对机器人输入不同的搬运指令，从而可以保证搬运工作的质量和效率。其次是机器人焊接，在现代汽车制造中应用机器人最多的就是弧焊和点焊，在每台汽车的制造过程中大约有4000个焊点，而这些焊点中的大部分都是由机器人完成的，点焊机器人在控制精度和作业质量以及效率方面有着巨大的优势。而弧焊机器人主要是由液压驱动的，可以通过工作路径以及速度的设定来辅助机器人完成工作。此外还有机器人喷涂，在汽车制造领域喷涂工作一般分为涂胶和喷漆两种。机器人涂胶指的是在车身材料物理和化学特性基础上对所需喷涂部位根据工艺要求进行快速喷涂的工作;而机器人喷漆指的是根据喷漆指令对车身表面进行快速、匀称的喷涂工作。最后是机器人检测，汽车在被生产出来之后要经过各种严格的检测才能够下线进行销售[4]。机器人检测系统包括视觉传感器和测量控制模板两个部分，其工作原理为，通过视觉传感器获取所需的图像信息，然后在利用计算机将实际尺寸和标准进行对比，以确定是否存在误差。机器人检测不仅能够准确、快捷的计算出实际误差，还可以为改进成产工艺提供一些思路和方法。

4  工业机器人在智能制造中应用策略

4.1 加强科技创新、提升技术水平

由于我国工业机器人的研发和应用起步相对较晚，和西方发达国家相比还存在着不小的差距，生产机器人所用的一些关键零部件还需要从国外进口。针对这些问题，相关部门还应加强对工业机器人研发的技术投入以及资金投入，以提高国产机器人的整体集成化水平，满足企业智能制造的需求，不断缩短和世界先进水平的差距。例如：智能制造企业可以自主研发关于机器人服务平台和工业云平台，组建起专业的工业机器人技术研发和维护保养团队，并结合企业自身智能制造的需求来进行机器人的研发，从而完成企业柔性智能装配系统以及自动化生产系统。

4.2 注重专业人才培养

工业机器人属于高新技术产业，专业门槛相对较高，专业人才相对较少，因而要想加强对于工业机器人的研发，就需要不断的培养出具有高素质的专业人才。首先来讲，相关部门应完善对于自动化、机器人等相关专业人才的培养机制，并增加相关领域科研经费的投入，从而为高校以及专业机构进行工业机器人研发设计提供有力保证[5]。与此同时，对于智能制造的企业来讲，也应加强对于专业人才的培养，可以定期组织企业内技术人员到先进企业或者科研机构进行参观学习，增加对于工业机器人应用技术的了解，从而提高工业机器人的工作效率和质量。此外，技术人员还应了解工业机器人研发的先进理念和思想，并掌握工业机器人和自动化生产线进行协调配合的关键点，从而为国产工业机器人的研发和使用打下良好的基础。

5  结语

综上所述，对于工业机器人技术的研发和应用已成为全世界自动化技术发展的大趋势，随着越来越多的企业把工业机器人技术引入到生产线，以工业机器人未来为代表的智能制造技术在未来将会应用到人们工作和生活的各个领域之中。加强对于工业机器人的应用不仅可以提高生产的效率和质量，打造出柔性生产线，还能够实现企业制造的智能化发展，因此只有加强工业机器人在智能制造中的探索和创新才能够充分发挥出工业机器人的优势，不断推动智能制造向前发展。

参考文献：

[1]孙红英.工业机器人在智能制造中的应用研究[J].电子测试，2020（12）：129-130.

[2]王德兰.工业机器人在智能制造中的应用[J].河北农机，2020（06）：39-40.

[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（14）：29.

[4]陈怡竹.工业机器人在汽车智能制造生产线中的应用[J].内燃机与配件，2019（21）：255-256.

[5]关鹏.工业机器人在智能制造中的运用[J].冶金与材料，2019，39（03）：163-164.