基于机械臂的工业生产自动化发展现状

李建英

（江苏省海门中等专业学校，江苏 南通226100）

0 引言

随着科学技术的快速发展，各个行业开始逐渐形成自动化、智能化、信息化和精细化模式。以往的人工操作生产方式已经无法适应当前社会发展需求，人工智能技术得到飞速发展，在工业生产中通过引入人工智能技术可以有效弥补传统人工操作生产方式的不足。机械臂就是一种仿生机电设备，可以实现对人的大脑功能和手臂功能的模仿，在自动化、智能化等技术的运用下还可以实现对不同生产作业的自动控制，并且有效满足生产作业要求。现阶段，机械臂得到广泛普及，与人工生产操作相比，机械臂在工业生产中具有效率高、质量好的优势，通过运用机械臂可以为企业节省大量人力资源成本，并带来更多的经济效益。因此，机械臂工业生产自动化逐渐发展成为新技术产业。

1 机械臂概述

工业机械臂是在现代化技术与自动控制技术快速发展而出现的一种产物，机械臂将自动控制技术与工业生产自动化进行了有效结合，并且逐渐成为工业自动化生产控制的重要部分。机械臂的出现可以有效提升工业生产效率，转变以往依靠大量劳动力生产的模式，为工业生产企业节省了大量人力资源，并且大大提升了工业生产效率和质量，避免人工生产存在的操作偏差。此外，机械臂还可以运用在高温、高压、高污染或是具有一定放射性等恶劣生产环境当中，对我国工业生产自动化发展有着巨大推动作用。随着机械臂的进一步发展，机械臂在众多行业中可以替代一些简单重复的人力操作，通过替代人工在高危环境进行工作，避免恶劣环境对工人健康的威胁。

2 机械臂的工业生产自动化发展现状

2.1 在工业生产自动化中的应用

机械臂在工业生产自动化中，可以结合不同生产环节操作要求对自身性能进行优化。以下为机械臂在工业生产自动化中的几种应用途径。

2.1.1 组合装配环节

在工业生产过程中，组合装配环节往往需要工人重复操作一些简单的步骤，由于工作量大并且对操作的质量具有较高要求，因此需要大量工人来完成组合装配工作。然而我国劳动力成本不断上涨，因此很多工业生产行业逐渐利用机械臂来替代工人操作。在实际运用过程中，机械臂可以在组合装配环节实现同种工件交互工作，运用直角坐标定位形式实现对配件位置、方向以及具体坐标的调整，使组合装配工作开展更加高效，其质量也可以得到有效保证。

2.1.2 加工生产环节

随着工业化步伐不断加快，一些新材料和工艺的出现对工业加工产业的技术发展提出了更高要求。机械臂在工业加工生产环节运用时，可以结合加工生产环节的要求在机械臂中增加多种性能，使其可以更好运用于加工环节。在加工生产环节中引入机械臂设备，并结合当前加工生产要求对机械臂功能进行调整，使其更好的适应不同生产环节要求。机械臂在工业加工生产环节要能够与其他机械臂进行交互加工，形成多台机械臂协同操作的模式。在此过程中，需要确保不同机械臂在协作加工过程中，在同一个加工线上的机械臂运用相同的空间坐标标准，使加工质量得到保障。除此之外，伴随人工智能技术的快速发展，并广泛运用于工业生产当中，有许多最新机械臂在工业生产中都可以实现自动识别和判断功能。这些功能的实现主要是因为机械臂在设计时，安装了一些信号发射器、接收器以及识别器，进而在运用过程中可以结合不同加工生产环节变化进行判断和反应，使加工操作更具精准性，极大推动了工业生产自动化发展与智能化发展。

2.1.3 在热加工行业的应用

热加工行业就是零部件加工需要在高温的环境下进行操作处理。由于热加工的所有工序并不完全在高温环境下进行，有的加工操作上一步是高温操作，而下一步操作则是常温操作。在这种高温、高污染环境下进行作业，很容易对工人身体健康造成不利影响，而重复性的操作也会增加操作的失误率。为解决这些问题，就要在热加工行业运用机械臂来代替人工操作，这样可以避免工人长期处于高温、高污染环境下作业，还可以为企业降低人力资源成本，使产品加工生产效率和质量得到有效提升，推动热加工行业自动化发展进程，进而对生产环节的成本进行有效控制。现阶段，我国一些发展规模较大的热加工企业已经逐渐利用机械臂来替代人工操作，缩短了产品加工周期，为企业带来了经济效益。

2.2 在工业生产信息处理自动化的应用

工业生产自动化过程中，不只是运用机械臂来代替人工操作，而是要在生产过程中运用信息技术来模拟大脑，使生产加工的各个环节能够实现有效协调，进而提升工业生产整体质量。机械臂在工业生产信息自动化应用过程中，还能够对工业生产线中的信息进行整合处理和调整。

2.2.1 工业生产线数据管理

工业生产自动化发展进程中，无论是何种工业产品在加工过程中并不能随意操作生产，而是要按照产品设计方案中的产品样式、参数等内容来安排生产工作。在机械臂运用中，PLC可以对机械臂进行控制。PLC软件具有信息处理功能，可以在生产加工前利用PLC收集产品的空间坐标、时间信息等一系列数据和指令，通过机械臂数据系统调整其每一步操作的空间坐标、加工时间、加工工序，将这些数据传输到机械臂的各个节点上，这样在生产加工过程中，机械臂就可以按照产品生产要求完成相应程序。

2.2.2 工业生产线实时控制

在工业生产过程中，无论是人还是机械设备，在长期工作或运转下难免会出现故障问题，在工业生产自动化中运用机械臂，还要能够对其进行实时控制，这样才能有效减少由于某一条生产线的机械设备存在故障导致整体生产线受到影响。PLC软件还可以做到对机械臂运行情况的实时监控，通过智能分析机械臂功耗情况，诊断机械臂整体部件的运转情况，将这些信息收集并上传至数据中心，方便对机械臂进行实时控制。例如：机械臂具有故障预警设备，当机械臂某部分在运行过程中出现故障即可自动触发警报，此时故障具体信息就会上传至数据中心，方便维修技术人员快速找出引发故障的原因，进而对其进行针对性维护，将由于机械设备故障造成的损失降到最低。

3 机械臂在未来工业生产自动化中的发展趋势

总而言之，工业生产自动化发展已经成为必然趋势，然而机械臂在工业自动化生产中并没有完全得到有效运用。主要是由于我国机械臂设备在工业生产自动化中的应用尚不成熟，依然处于初级阶段，对于机械臂系统的设计还存在一定缺陷。现阶段，为提升机械臂利用效果，我国对工业机器人这种科技项目给予了巨大资金支持，并颁布了相关政策。对于机械臂来说，影响其在工业生产自动化中应用效率的关键就是运动控制系统，掌握好机械臂运动控制系统核心技术才能使其在工业生产自动化中发挥出有效作用，可以提升机械臂运动控制系统的开放性和运动系统操作的便利性，提高其精准性和稳定性，缩减运动控制系统的构造成本。鼓励更多的传统工业企业在生产环节中引入机械臂设备，推动传统工业生产逐渐转向自动化生产。随着现代化技术的发展更新，机械臂在工业生产自动化中也能够得到更好发展。

4 结语

伴随着我国工业的快速发展，工业机器人在工业生产中的重要性进一步提升。随着市场环境的不断变化，传统工业企业要想实现更好发展，就要从劳动密集型产业转型成为技术密集型产业，在生产过程中积极引进自动化、智能化、现代化技术，实现生产、加工等环节自动化，完成传统工业的转型升级，进而提升产品生产质量和效率，这样才能确保在激烈的市场竞争中获得长远发展。我国机械臂在工业生产自动化的运用还不成熟，并且在实际运用过程中存在着诸多问题，但是随着我国科学技术、人工智能技术以及工业机器人技术的不断发展，相信机械臂今后一定能够在工业生产自动化中得到更广泛的运用。