工业机器人在汽车生产行业的应用分析

徐哲

摘要： 在社会经济发展的背景下，工业机器人在汽车生产行业中的使用范围越来越广，地位也越来越高。工业机器人以自身的控制能力和动力为基础，完成汽车生产制造环节中的不同建设需求，并灵活的调整工作机制。本文将从工业机器人在汽车生产方面的优势和发展情况入手，分析并研究在汽车生产过程中高效使用工业机器人的方式。

Abstract： Under the background of social and economic development， industrial robots are widely used in automobile production industry， and their status is getting higher and higher. Based on their own control ability and power， industrial robots can fulfill different construction needs in automobile production and manufacturing， and adjust their working mechanism flexibly. This paper will start with the advantages and development of industrial robots in automobile production， analyze and study the efficient use of industrial robots in the process of automobile production.

关键词： 应用分析;汽车生产;工业机器人;社会经济建设

Key words： application analysis;auto production;industrial robot;social and economic construction

中图分类号：F407.471                                   文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0209-02

0  引言

在现阶段的汽车生产领域，人机矛盾成为了阻碍汽车制造发展的主要矛盾。工业机器人在汽车生产线当中，能够通过自主的操作刀具和机械手等结构，完全取代人工，在高温、低温和有毒等特殊的生产环境下完成工作。为了全面提高汽车生产领域的现代化和人性化发展水平，就需要对工业机器人的实际应用模式进行深入的创新和针对性研究，从而全面优化汽车生产流程的创新力度，全面提高汽车生产的工作质量和生产加工效率。

1  工业机器人在汽车生产方面的应用优势分析

汽车制造产业一直以来就是一种典型的人力消耗型产业，过去的汽车制造产业为了保证工作的高效率在一定程度上忽略了相关工作人员的健康状况，导致汽车制造行业的发展停滞。在人机工程体系被引入汽车制造领域之后，以人为中心的工程理念也开始在汽车制造领域占据主要地位。在汽车生产制造过程当中，工业机器人主要负责分担操作工、装配工以及焊接工等等工作部分，相比于人工操作而言，工业机器人具备以下应用优点：首先是工业生产机器人能够在恶劣的生产环境下代替人工进行下料、点焊和喷漆等操作，最大程度上减少人力操作的危险性，同时能够有效缓解工人的工作压力，提高产品的实际生产质量，促进汽车生产制造企业的稳定发展;其次则是工业机器人比其他的生产设备更加可靠，汽车生产过程中应用的工业机器人，重复精度往往控制在0.02毫米的基本范畴，可以高度保证汽车零件，尤其是发动机零件的安装操作精度，满足汽车发动机的生产需求，同时还能够提高电路板焊接的精确度和效率;最后工业机器人还具备灵活性高的特点，与传统的汽车生产过程中采用的零部件压入机器相比较，工业机器人的灵活性更强，对于相同的引擎组件，其部件的种类和数量一致，对工业机器人进行相应的编码，可以实现多种不同组件的高效安装。

2  工业机器人在汽车生产方面的实际应用分析

2.1 在喷涂方面的应用分析

工业机器人的喷涂工作包括喷漆和涂胶两个主要部分，在合理的利用车身材料的化学性质和物理性质基础上，按照不同的厚度和形状，在减震部位和密封焊接部位涂胶，并且向汽车的车身表面喷漆，保证车身的喷漆光滑且匀称。比如利用工业机器人对汽车的挡风玻璃部位进行自动涂胶系统的应用时，利用PLC传输玻璃，将控制指令输送到执行元件部分，实现玻璃的固定、对中和夹紧操作，等待工业机器人进行涂胶操作，在涂胶指令执行完成之后，立刻裝配车窗玻璃，在15分钟的时间内快速的安装上汽车的车身玻璃，再利用玻璃胶粘牢玻璃和车身的铂金，再施加适当的外力按压粘结部位，如果玻璃胶没有出现溢出情况，就需要使用浮起密封条进行控制，确保压平的玻璃胶厚度处于4-8mm的范围之内。

2.2 在搬运方面的应用分析

根据汽车工件的不同性能、不同形态和不同的安装状态，不同型号的机器人需要按照运行规则执行不同的程序，从而快速、准确的确定工件位置，并选择合适的部位抓取工件，将其稳定且准确的搬运到指定位置，同时还能最大程度上避免零件受到损伤。比如在自动柔性搬运系统中利用工业机器人，可以使用相应的视觉系统标出摄像头画面当中工件的位置和工业机器人的点位关系，准确的判断无清晰定位的工件的位置。机器人在接收到视觉系统发送的位置信息之后，会根据工件的类型和特征进行定位，并自动设置参数，从而快速、准确的抓取工件并进行搬运。

2.3 在点焊和弧焊方面的应用分析

在汽车的生产过程中，点焊技术的应用具备重要的实践意义，结合不同的运行程序安装焊枪，焊接汽车车身的不同部件和位置，确保焊接操作的精确性控制在±0.25mm的范围当中。除此之外，弧焊装置是工业机器人本体装置中已经配备的送丝装置，利用计算机严格控制工业机器人的运动速度，并借助传感器进行连续轨迹运用控制和点位控制，之后利用工业机器人进行圆弧插补或者直线插补，根据汽车生产的实际情况进行圆弧形焊接操作或者直线焊接操作，从而满足汽车生产需求。

3  现阶段工业机器人在汽车生产方面存在的问题和不足

虽然在汽车生产方面应用工业机器人的方法已经逐渐成熟，但是在具体的应用方面还存在着许多不能兼容的问题。首先是在汽车生产的外围设备设计部分，没有充分考虑到工业机器人的实际工作环境，工业机器人的使用寿命往往很大程度上受到工作环境的影响，如果工作环境当中的油污含量较高，就很容易导致工业机器人暴露于空气中的部分积累大量的油污，从而加重腐蚀作用，减少工业机器人的实际使用寿命;其次则是不同品牌的工业机器人彼此之间的兼容性较差，不同的机器人生产厂商都有自己独一份的生产标准，且厂商彼此之间很少进行技术交流和沟通，导致不同厂商之间的工业机器人很难兼容于同一生产线，给工业机器人的应用造成了较大的限制。

4  完善工业机器人使用机制的方法建议

为了有效完善工业机器人的使用机制，使其更加贴合汽车生产工作的开展，就需要在现阶段汽车生产行业人机发展体系的基础上，对工业机器人的生产和程序预设机制进行调整，不断的创新和深入开发工业机器人的生产和使用机制，促进汽车生产的效率和质量。利用人机技术环境，搭建起一套完整的汽车设计及批量生产工作体系，实现工业机器人应用在汽车生产方面的优化创新。在人机系统环境下完善工业机器人在汽车生产方面的优化创新，并通过工作人员的反馈确定工业机器人的实际应用情况，可以从根本上实现工业机器人在汽车生产的改革创新。

在汽车生产行业的实际工作过程中，工业机器人主要依托于人际工程系统，参与汽车生产。在具体的生产流程中，人机工程系统在具体方面划分成主动的人机工程和被动的人机工程两个主要部分。在每个部分当中，工业机器人都有不同的应用重点。汽车生产线的结构设计和生产设计都属于汽车生产的主动人机工程部分，其中包含对于新的汽车生产设备的运行能力检测、对全新汽车产品设计的评审，在这一部分，工业机器人的作用是用来参与模拟汽车生产线的具体运行情况，便于生产设计方面的审核。在经过主动人机工程的各项审核之后就可以进入被动人机工程，被动人机工程主要是量产阶段，对已经通过主动人机工程的产品进行批量生产，然后经过运行工厂的一、二级审批最终投入市场，此阶段的工业机器人主要作为生产工具，替代人工完成恶劣环境下的生产操作，或者对于精细度要求较高、难度较大的生产操作。想要从根本上优化工业机器人在汽车生产方面的应用，就必须从人机工程系统的大环境入手进行分析：

①人机工程系统的主动部分。将汽车产品的设计归属于主动人机工程是因为在对新的车型等产品进行研发的过程中，所要经历的虚拟和实物造车两部分当中出现的人机问题，因为涉及范围小、应用技术狭窄，所以可以在小范围之内通过主动措施解决。主动人机工程阶段所生产的汽车产品不会真正投入到量产的过程中，因为这部分产品是小范围实验开发的产物，作为试验品比较容易实现主动控制。在人机工程系统的主动人机部分进行创新，重点在于对汽车产品设计方面的优化创新。比如可以在汽车产品设计的过程中，采取搭建模拟模型的方式，发现汽车产品实际生产过程中可能会出现的人机问题，从而在有效降低生产成本的同时，提高工业机器人的实用性。只有在主动人机工程部分有效解决工业机器人的应用问题，实现人机协调，才能够有效的发挥主动性，保证工业机器人的实际使用质量，促进后续正式生产过程的进行。

②人机工程系统的被动部分。在汽车生产的人机主动工程完成之后，就可以进入到人机工程被动阶段，即正式的批量生产阶段。在进入到被动阶段后，因为汽车产品的基本性能，与汽车生产线的速度和流程都有较高的规范准则，因此出现的技术性问题相对比较少，但是却无法避免出现其他的生产问题。而且，由于量产阶段的汽车产品往往都采用统一的配置方式，因此一旦发生生产问题，就很容易导致同一批产品全部出现问题。在此情况下，因为汽车生产线的量产属性，在不对生产线造成明显影响的情况下调整工业机器人的运行方式难度非常大，这也是量产阶段成为被动人机工程系统的原因。汽车生产的被动人机工程部分，因为前期主动人机工程的存在，在汽车正式生产过程中很少出现产品的性能问题和设计问题。该阶段面对的主要问题是操作人员疲劳度的问题。虽然工业机器人作为主要的生产操作者，但是依然需要操作人员进行监督和统一管理，长期监察工业设备的机械性操作，很容易加大工作人员的疲劳度，导致其满意度逐渐下降，从而对生产线的批量生产效率产生一定的阻碍。因此在被动人机工程中，需要尽量对工作人员的轮岗进行理性排班，控制工作人员的工作强度，以此来尽可能降低工作人员的疲劳度，提高工作人员对工作的满意度，从而促进被动人机工程的进行。

5  结束语

总而言之，在汽车生产行业发展的过程中，工业机器人的实际应用范围不断扩大。基于汽车生产制造领域整体工作流程和工业机器人运行机制所搭建起的人机工程系統，最大限度上改善了相关工程人员的工作环境，同时完善了汽车生产体系中存在的问题，切实将“以人为本”的工程理念贯彻到了实践中。在未来工业机器人的深度发展中，应该不断完善现有工业机器人使用体系的细节，使工业机器人生产系统在近乎完善的基础上进行更加深入的挖掘，并将工业机器人从在汽车制造生产线中的应用逐渐扩展到更多汽车领域中，从而将工业机器人更好的应用到社会生产过程当中。与此同时，在工业机器人的广泛应用和不断创新的基础上，汽车生产行业的发展也会更为深入。

参考文献：

[1]李想.浅谈工业机器人在汽车生产行业的应用[J].内燃机与配件，2020（03）：187-188.

[2]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）.

[3]杨帆，潘云峰，杨斌.浅谈机器人在汽车智能制造中的应用[J].信息记录材料，2017（09）.