工业机器人在制造业的应用

关键词：工业机器人 制造业 汽车制造

工业机器人产业现状

当今社会，人工智能成了大趋势，机器人已经不再是电影上才能看到，它已经被应用于医疗、工业等多个领域，根据机器人的应用环境，国际机器人联盟（IFR）将机器人分为工业机器人和服务机器人。其中工业机器人指应用于生产过程与环境的机器人，主要包括人机协作机器人和工业移动机器人，本文着重介绍；据国际机器人联合会（以下简称IFR）近日发布的《2018年世界机器人报告》显示，2017年，全球的工业机器人销量高达38万台，同比增长29%。其中，中国是最大买家，在2017年买下13.8万台设备，超过全球总销量的三分之一，同比增长58%。另外，据IFR预计，工业机器人未来几年将继续高速发展，到2020年，全球的工业机器人数量将达到300万台。

 

 

工业机器人在工厂中的应用

 

1. 机器人焊接目前已广泛应用在汽车制造业

焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人本体和控制柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。

传统焊接方式（雇用工人操作）操作时由于高温和电火花刺眼都极其容易造成工人疲劳受伤，从而造成效率低，而焊接机器人刚好避开这些缺点。

机器人焊接目前已广泛应用在汽车制造业，汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接。丰田公司将点焊作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。用这种技术可以提高焊接质量，甚至试图用它来代替某些弧焊作业，同时，在短距离内的运动时间也大为缩短。该公司推出一种高度低的点焊机器人，用它来焊接车体下部零件。这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起，共同对车体上部进行加工，从而缩短了整个焊接生产线长度。轿车后桥、副车架、摇臂、悬架、减振器等底盘零件大都是以惰性气体保护焊(Metal-Inert Gas Welding，MIG)为主的受力安全零件，主要构件采用冲压焊接，板厚平均为1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接头形式为主，焊接质量要求相当高，其质量的好坏直接影响到轿车的安全性能。应用机器人焊接后，大大提高了焊接件的外观和内在质量，并保证了质量的稳定性和降低劳动强度，改善了劳动环境。

激光焊接设备的关键是大功率激光器，主要有两大类，一类是固体激光器，又称Nd：YAG激光器。Nd：YAG激光器波长为1.06mm，主要优点是产生的光束可以通过光纤传送，因此可以省去复杂的光束传送系统，适用于柔性制造系统或远程加工，通常用于焊接精度要求比较高的工件。汽车工业常用输出功率为3～4kW的Nd：YAG激光器。另一类是气体激光器，又称CO2激光器，分子气体作工作介质，产生平均为10.6mm的红外激光，可以连续工作并输出很高的功率，标准激光功率在2～5kW之间。汽车工业中激光技术主要用于车身拼焊、焊接和零件焊接。

 

2. 装配机器人让装配工序更自动化

 

在1980年“机器人普及元年”，机器人正式进入了装配作业领域。过去使用比较广的是日本生产的电伺服装配机器人，造价相对来说价格低廉，所以很快也被工厂投入使用，装配生产过程自动化了，但是更换产品也相当耗时耗力。所以装配生产自动化的进展一直相当迟缓。

现在在工厂使用装配机器人，可以省去更换产品部分。机器人的优点之一就是通过程序的变更，迅速适应作业内容的变化。

装配机器人的组成：

手臂（机器人的主机部分，由若干驱动机构和支持部分组成，有不同组成方式和尺寸）

 

手爪（安装在手部前端，抓握对象物。需要根据不同的对象物更换手爪）控制器（用于记忆机器人的动作，对手臂进行控制。控制器的核心是微型计算机，能完成动作程序、手臂位置的记忆、程序的执行、工作状态的诊断、与传感器的信息交流、状态显示等功能）示教盒（由显示部分和输入键组成，用来输入程序，显示机器人状态）传感器（借助传感器的感知，机器人可以更好地顺应对象物，进行柔软的操作，视觉传感器常常用来修正对象物的位置偏移）

 

装配机器人的周边设备：

除了上面说的装配机器人的组成，机器人还包括周边设备：装配机器人的零件供给装置和工件搬运装置来共同完成工作，投资额和安装面积比机器人主机所占的比例大。通常还包括台架和安全栏。

 

包括：

手传感器零件供给器（给料器、托盘、其他IC零件通常排列在长形料盘内输出）输送装置（负责把工件送到各作业地点，以传送带居多）

输送装置的技术问题是停止精度、停止时的冲击和减震，减震器可用来吸收冲击能。

 

3.电子电气行业

 

电子类的IC、贴片元器件，工业机器人在这些领域的应用均较普遍。目前世界工业界装机最多的工业机器人是SCARA型四轴机器人。第二位的是串联关节型垂直6轴机器人。罗百辉指出，超过全球工业机器人装机量一半的这两种工业机器人是我们关注的重点。

在手机生产领域，视觉机器人，例如分拣装箱、撕膜系统、激光塑料焊接、高速四轴码垛机器人等适用于触摸屏检测、擦洗、贴膜等一系列流程的自动化系统的应用。

专区内机器人均由国内生产商根据电子生产行业需求所特制，小型化、简单化的特性实现了电子组装高精度、高效的生产，满足了电子组装加工设备日益精细化的需求，而自动化加工更是大大提升生产效益。据有关数据表明，产品通过机器人抛光，成品率可从87％提高到93％，因此无论“机器手臂”还是更高端的机器人，投入使用后都会使生产效率大幅提高。

 

4.橡胶及塑料工业

塑料工业的合作紧密而且专业化程度高：塑料的生产、加工和机械制造紧密相连。即使在将来，这一行业也将是一重要的经济部门并确保众多的工作岗位。因为塑料几乎无处不在：从汽车和电子工业到消费品和食品工业。机械制造作为联系生产和加工的工艺技术在此发挥着至关重要的作用。原材料通过注塑机和工具被加工成用于精加工的创新型精细耐用的成品或半成品—通过采用自动化解决方案，生产工艺更高效、经济可靠。