黃曉輝

（上海振華重工（集團(tuán)）股份有限公司 上海 200125）

1 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)步，工業(yè)機(jī)器人技術(shù)不斷發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中已經(jīng)從以往的手動(dòng)操作逐漸發(fā)展為半自動(dòng)化操作，當(dāng)前已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化操作。工業(yè)機(jī)器人的各項(xiàng)操作主要是通過多關(guān)節(jié)機(jī)械手等機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，在融入智能化以及自動(dòng)化理念之后，實(shí)現(xiàn)機(jī)電一體化，有著非常高的可操作性，將其應(yīng)用在制造業(yè)中，能夠滿足當(dāng)前制造行業(yè)的發(fā)展需要，使制造行業(yè)的生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)安全性有顯著提高。就當(dāng)前發(fā)展趨勢(shì)而言，工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用還會(huì)向著更加高級(jí)方向發(fā)展，在制造業(yè)中的地位以及所發(fā)揮的作用越來越重要，應(yīng)用范圍也將更加廣泛，本文就此展開了研究分析。

2 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

2.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

當(dāng)前制造業(yè)中所應(yīng)用的機(jī)器人已經(jīng)基本上能夠按照預(yù)先設(shè)定的程序?qū)崿F(xiàn)半自動(dòng)化生產(chǎn)，操作人員只需要輸入操作指令或者代碼，機(jī)器人將會(huì)執(zhí)行相應(yīng)的操作程序，完成生產(chǎn)任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人發(fā)展最初階段，主要是模仿人的手臂設(shè)計(jì)，向其中加入驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)以及固定結(jié)構(gòu)，這種工業(yè)機(jī)器人屬于最為原始的機(jī)器人。之后隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類的設(shè)計(jì)理念不斷創(chuàng)新和完善，工業(yè)機(jī)器人設(shè)計(jì)中逐漸加入了自動(dòng)化、智能化操作系統(tǒng)。目前制造業(yè)生產(chǎn)中所使用的工業(yè)機(jī)器人有3～6個(gè)自由度，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包含有傳動(dòng)裝置以及液壓動(dòng)力裝置等，操作系統(tǒng)主要是輸入各項(xiàng)運(yùn)行程序和指令。

2.2 理論建設(shè)

制造業(yè)生產(chǎn)過程中所用到的工業(yè)機(jī)器人操作程序相對(duì)較為簡(jiǎn)單，但是在設(shè)計(jì)階段會(huì)用到非常多的專業(yè)性知識(shí)，比如機(jī)械原理、線性代數(shù)、機(jī)電一體化等，另外，懸臂式機(jī)器人還需要有動(dòng)力學(xué)以及運(yùn)動(dòng)學(xué)等方面知識(shí)和先進(jìn)控制方式、軌跡規(guī)劃等。另外，深海科研以及登月計(jì)劃等所用到的機(jī)器人也都屬于工業(yè)機(jī)器人。

3 工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用

3.1 焊接機(jī)器人在制造也的應(yīng)用

焊接工作有著非常大的勞動(dòng)強(qiáng)度，對(duì)焊接人員要求十分嚴(yán)格，焊接作業(yè)環(huán)境往往十分惡劣。焊接機(jī)器人的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)這些問題的有效解決，焊接機(jī)器人種類較多，根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)所選擇相對(duì)應(yīng)的機(jī)器人，當(dāng)前應(yīng)用最為廣泛的是多關(guān)節(jié)機(jī)器人，能夠在空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)任意動(dòng)作，焊槍姿態(tài)以及空間能夠任意調(diào)整，有著非常好的應(yīng)用效果。

工業(yè)機(jī)器人中40%左右為焊接機(jī)器人，根據(jù)不同焊接工藝，分為點(diǎn)焊和弧焊兩種。焊接機(jī)器人最開始應(yīng)用在汽車行業(yè)，汽車底盤、消聲器、座椅骨架等方面的應(yīng)用已經(jīng)十分成熟，使用焊接機(jī)器人進(jìn)行汽車零部件的角接和塔接，能夠使汽車安全性得到有效保證。比如豐田公司所使用的點(diǎn)焊機(jī)器人，在實(shí)際應(yīng)用中焊接質(zhì)量有了明顯提高，整個(gè)焊接生產(chǎn)線得到優(yōu)化，生產(chǎn)線長(zhǎng)度有了明顯縮短。

當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)中對(duì)焊縫位置精度方面的要求越來越高，焊接機(jī)器人搭配激光傳感器、電弧傳感器等先進(jìn)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)焊縫的自動(dòng)跟蹤焊接，在焊接過程中自動(dòng)改變焊接順序和焊接軌跡。另外，焊接機(jī)器人在造船業(yè)、鐵路機(jī)械等方面也有著非常廣泛的應(yīng)用，應(yīng)用優(yōu)勢(shì)明顯，焊接質(zhì)量能夠得到保證，焊接穩(wěn)定性好，能夠避免工作人員在過于惡劣環(huán)境下作業(yè)，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期，生產(chǎn)效率有明顯提高。

3.2 搬運(yùn)機(jī)器人在制造業(yè)的應(yīng)用

機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中不僅可以根據(jù)指揮執(zhí)行相應(yīng)程序，同時(shí)還能根據(jù)預(yù)先編制指令運(yùn)行，在物流配送、貨物運(yùn)輸以及包裝等方面同樣有著十分廣泛的應(yīng)用。

早在上世紀(jì)六十年代，工業(yè)機(jī)器人就已經(jīng)開始應(yīng)用在搬運(yùn)作業(yè)中，當(dāng)前世界范圍內(nèi)有超過10萬臺(tái)搬運(yùn)機(jī)器人，在大中型重物搬運(yùn)方面有著非常好的應(yīng)用效果。當(dāng)前搬運(yùn)機(jī)器人在機(jī)械制造、電子工業(yè)等方面的應(yīng)用技術(shù)越來越成熟?；ば袠I(yè)涉及環(huán)保、石油、能源等多個(gè)領(lǐng)域，實(shí)際生產(chǎn)過程中危險(xiǎn)性高，當(dāng)前化工生產(chǎn)過程中的人工作業(yè)方式存在有非常大危險(xiǎn)性，對(duì)于工作人員的生命健康有著嚴(yán)重的影響和威脅，應(yīng)用搬運(yùn)機(jī)器人，一方面能夠節(jié)約勞動(dòng)力資源，使生產(chǎn)效率有顯著提高，另一方面還能滿足技術(shù)安全等方面要求，保證整個(gè)作業(yè)的安全、順利展開。

搬運(yùn)機(jī)器人屬于高新技術(shù)，融合多個(gè)不同學(xué)科領(lǐng)域，主要研究有六軸搬運(yùn)機(jī)器人等?，F(xiàn)階段負(fù)載最大機(jī)器人其負(fù)荷能力高達(dá)1300kg，能夠?qū)崿F(xiàn)垂直5m范圍內(nèi)作業(yè)，在鑄造業(yè)、建材行業(yè)等有著非常廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前國(guó)內(nèi)常見的搬運(yùn)機(jī)器人多為并聯(lián)機(jī)器人，有2～6個(gè)自由度，比如說Delta機(jī)械手，在實(shí)際應(yīng)用中能夠任意角度擺放物品，其精度可以控制在±0.1mm，相比于國(guó)外搬運(yùn)機(jī)器人，我國(guó)當(dāng)前在搬運(yùn)機(jī)器人方面的研究較晚，更多的集中在實(shí)驗(yàn)室研究階段，很少有應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中的產(chǎn)品。

4 工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展

隨著當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，不斷有新的材料出現(xiàn)并應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中，世界范圍內(nèi)將機(jī)器人列入未來主要發(fā)展領(lǐng)域，尤其是隨著計(jì)算機(jī)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，將計(jì)算機(jī)技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用在工業(yè)機(jī)器人中，工業(yè)機(jī)器人的操作精度以及可操作性會(huì)有顯著提高。工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)中，在企業(yè)方面，能夠顯著提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本；在職工方面，能夠代替人工進(jìn)行一些體力勞動(dòng)，在惡劣條件下工作，具有非常廣闊的發(fā)展前景。

5 結(jié)語

當(dāng)前制造業(yè)對(duì)工業(yè)機(jī)器人的需求越來越大，尤其是智能化水平高的機(jī)器人，能夠更好的滿足制造業(yè)多元化生產(chǎn)需要，使制造業(yè)生產(chǎn)水平得到提高。當(dāng)前企業(yè)更多的是需要能夠?qū)崿F(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)的機(jī)器人，同時(shí)機(jī)器人需要有足夠的穩(wěn)定性以及操作可靠性。多功能機(jī)器人是未來工業(yè)機(jī)器人的一個(gè)發(fā)展方向，有著多功能操作工藝機(jī)器人更受制造業(yè)歡迎。

[1]劉媛，姚緣，錢琳.工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)情報(bào)分析[J].中國(guó)科技資源導(dǎo)刊，2017，(6)：36-44.

[2]陳英.工業(yè)機(jī)器人交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)研究[J].電子設(shè)計(jì)工程，2017，(16)：80-83.

[3]陳啟愉，吳智恒.全球工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史簡(jiǎn)評(píng)[J].機(jī)械制造，2017，(7)：1-4，19.