王進

摘要：本文主要簡單介紹了工業(yè)機器人的相關(guān)內(nèi)容，分析了自動化生產(chǎn)中工業(yè)機器人的應(yīng)用類型，探討基于工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)線，以充分發(fā)揮工業(yè)機器人的作用，加深工業(yè)自動化生產(chǎn)程度，提高我國制造業(yè)水平，為企業(yè)帶來更多經(jīng)濟效益的同時，推動企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展，并且加快我國制造業(yè)的發(fā)展速度，使其盡快適應(yīng)未來的制造業(yè)發(fā)展模式，促進現(xiàn)代制造業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機器人;自動化;生產(chǎn)線;經(jīng)濟效益

中圖分類號：TP242? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）06-0164-02

0? 引言

隨著我國社會經(jīng)濟的高速發(fā)展，企業(yè)勞動力成本逐漸提升，這是因為人們的物質(zhì)生活質(zhì)量得到提高，品位追求愈發(fā)重要，不再愿意從事低勞動成本的工作，在這種情形下，企業(yè)中的廉價勞動力逐漸減少，人員流動性比較大，這并不利于工業(yè)制造的長遠發(fā)展，為改善這一情況，充分利用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)，應(yīng)當(dāng)加快工業(yè)自動化生產(chǎn)進程，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，在工業(yè)中有效應(yīng)用工業(yè)機器人，以提升工業(yè)自動化質(zhì)量，促進工業(yè)生產(chǎn)效率的提高。為全面發(fā)展我國工業(yè)，應(yīng)當(dāng)利用工業(yè)機器人來打造一條自動化生產(chǎn)線，針對未來的工業(yè)發(fā)展，而實施有效的自動化生產(chǎn)，從而充分發(fā)揮工業(yè)機器人的生產(chǎn)作用，為工業(yè)自動化、智能化的未來發(fā)展趨勢奠定扎實基礎(chǔ)。

1? 工業(yè)機器人的相關(guān)內(nèi)容

1.1 工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)

工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)主要分為以下幾個部分，分別是主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。主體部分主要是人體動作的模擬，能夠代替人來進行分揀、搬運等工作，一般來說普通的工業(yè)機器人至少有三個自由度，而復(fù)雜的工業(yè)機器人自由度在七個以上。自由度越高的機器人，其所能完成的操作指令也愈發(fā)復(fù)雜，功能也越強?？刂葡到y(tǒng)如同于人的大腦，能夠控制機器執(zhí)行操作，而驅(qū)動力則是根據(jù)所接收到的指令，來予以執(zhí)行結(jié)構(gòu)協(xié)助，從而完成操作。

1.2 工業(yè)機器人的特點

工業(yè)機器人自動化程度非常高，即使是在極為復(fù)雜的環(huán)境下，仍然能夠執(zhí)行各種操作，代替人來完成工作。具體來說，其特點表現(xiàn)在以下幾個方面：一是具有精密化、智能化和柔性化，充分利用了軟件應(yīng)用開發(fā)技術(shù)，能夠?qū)嵤蚀_的檢測工作，有效控制生產(chǎn)線中所負責(zé)的環(huán)節(jié)，優(yōu)化生產(chǎn)線，并作出科學(xué)的調(diào)度、管理和決策，充分體現(xiàn)了工業(yè)自動化水平;二是在生產(chǎn)過程中，工業(yè)機器人需要自動化成套裝備的支持，其有利于提高制造效率，做好安裝、檢測、物流等工作，應(yīng)用于更多領(lǐng)域中;三是工業(yè)機器人屬于新型生產(chǎn)工具，集聚了人的體力和智力，充分發(fā)揮了數(shù)字化技術(shù)作用，體現(xiàn)了自動化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化;四是涉及多門學(xué)科，包括但不限于機器人構(gòu)建有限元分析技術(shù)、工業(yè)機器人控制技術(shù)、工廠自動化技術(shù)、精細物流技術(shù)等。

1.3 工業(yè)機器人的運用場合和范圍

工業(yè)機器人一般運用于以下場合中：一是一些生產(chǎn)過程中需要進行大量重復(fù)性操作的環(huán)節(jié)中，利用工業(yè)機器人來實施這部分的操作，能夠減輕人員工作量，并且避免枯燥的工作帶來的疲憊感，以防工作人員心態(tài)消極和負面;二是運用于一些小批量、定期重復(fù)生產(chǎn)的任務(wù);三是運用于一些需要兩人搬運的超大型零件，或是一些會導(dǎo)致工作人員受傷的任務(wù)中，只要滿足于機器人半徑要求即可。就目前而言，工業(yè)機器人多運用于汽車制造業(yè)和3C行業(yè)中。前者涉及到大量的流水線工作，工業(yè)機器人主要運用于汽車鍛造車間、發(fā)動機車間、焊接車間等;而在3C行業(yè)中，工業(yè)機器人則運用于分揀裝箱、貼膜、裝配、噴涂等工作中。

1.4 工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

就目前而言，歐洲、美洲和亞洲的工業(yè)機器人平均密度都呈現(xiàn)了上升狀態(tài)，我國機器人密度發(fā)展具有極好的活力，機器人設(shè)備的生產(chǎn)量逐步提升，政府計劃在2020年邁入世界十大自動化程度最高的國家。

2? 自動化生產(chǎn)中工業(yè)機器人的應(yīng)用類型

自動化生產(chǎn)中的工業(yè)機器人應(yīng)用類型主要有以下幾種：一是焊接機器人，其可分為點焊機器人、弧焊機器人和激光焊接機器人三種，使用最多的是激光焊接機器人型號，常應(yīng)用于汽車制造業(yè)中，應(yīng)用最為廣泛的是弧焊焊接。焊接機器人的使用，有利于提高焊接工作效率，避免環(huán)境對焊接工作造成的影響，有效控制焊接進度，保障焊接質(zhì)量;二是裝配機器人，主要負責(zé)工業(yè)生產(chǎn)中的裝配工作，其在設(shè)計上較為復(fù)雜，應(yīng)用了大量的高等技術(shù)，結(jié)構(gòu)龐大，充分利用了有效資源。裝配機器人可促進工業(yè)化發(fā)展，加快工業(yè)化生產(chǎn)步伐，提高工業(yè)化生產(chǎn)效率，比如說對于汽車行業(yè)來說，裝配機器人能夠?qū)崿F(xiàn)更為精細化的操作，可保證生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量;三是搬運機器人，主要負責(zé)于工業(yè)生產(chǎn)中的搬運工作，可在不同狀態(tài)下進行有效的指令操作，逐步取代了人工搬運。目前搬運機器人多運用于集裝箱搬運、沖壓自動化生產(chǎn)線等工作中，應(yīng)用行業(yè)較為廣泛，并且不會受行業(yè)工藝技術(shù)的限制，體現(xiàn)出人性化生產(chǎn);四是檢測機器人，在工業(yè)生產(chǎn)中主要負責(zé)檢測產(chǎn)品，可對產(chǎn)品進行全方位的質(zhì)量檢測，以確保產(chǎn)品質(zhì)量符合標準要求，工作效率比較高。檢測機器人可代替生產(chǎn)線中的人工崗位，其可從視覺、光感、觸感等多方面來對產(chǎn)品進行檢測，作出準確判斷，常被使用于藥品包裝、半導(dǎo)體等行業(yè)中。

3? 基于工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)線

3.1 運行方式和系統(tǒng)組成

工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中的運行方式如下：首先，應(yīng)當(dāng)先根據(jù)實際工作需求來設(shè)定機器人的工作流程，規(guī)范其動作路徑，以確保其能夠快速而安全的執(zhí)行操作命令，并且精確地完成命令。由于工業(yè)自動化生產(chǎn)線中的類型有所不同，因此其在系統(tǒng)運行方式上也不盡相同。以沖壓自動生產(chǎn)線為例，工業(yè)機器人需要開展垛料拆垛工作，之后需進行板料對中，對中的方式多樣化，使用最多的便是光學(xué)對中。在工業(yè)機器人對中完畢之后，則需要由上料機器人來放料，執(zhí)行沖壓。而下料機器人應(yīng)當(dāng)待到?jīng)_壓結(jié)束后放料，沖壓工序的次數(shù)需要根據(jù)生產(chǎn)要求來循環(huán)進行。

工業(yè)機器人在沖壓自動化生產(chǎn)線中的系統(tǒng)組成，根據(jù)生產(chǎn)工序來定，主要有：一是拆垛系統(tǒng)，這一系統(tǒng)主要負責(zé)拆垛工序，由走帶電機、拆垛小車和自動涂油裝置構(gòu)成，其有利于提升拆垛效率，而且可持續(xù)二十四小時工作不停歇;二是上下料系統(tǒng)，主要負責(zé)上下料工序;三是線尾輸送系統(tǒng)，主要負責(zé)傳輸工序，可以利用板料經(jīng)導(dǎo)出式來進行傳輸，使其運往到中臺，然后再通過導(dǎo)入式進入到涂油機中;四是對中系統(tǒng)，主要負責(zé)對中工序;五是壓力機系統(tǒng)，主要負責(zé)于對沖工序。

3.2 自動化生產(chǎn)線中的控制系統(tǒng)

基于工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)線，需要構(gòu)建良好的控制系統(tǒng)，主要包含三個部分：

第一，數(shù)據(jù)層。控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)層十分重要，其有利于維護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效果，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，保障控制系統(tǒng)的正常運行。自動化生產(chǎn)線中，包含了諸多數(shù)據(jù)，尤其是自動化設(shè)備和物理層之間的數(shù)據(jù)傳輸，依賴于現(xiàn)場總線技術(shù)。應(yīng)用最多的現(xiàn)場總線技術(shù)有EPA實施以太網(wǎng)技術(shù)。這一技術(shù)在使用上較為簡潔，而且不需要太多的用線量，非常適用于沖壓自動化生產(chǎn)線中。為有效加強對數(shù)據(jù)層的控制，應(yīng)當(dāng)建立健全的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)，實施集中性管理，防止機器人因循環(huán)動作而破壞數(shù)據(jù)層。

第二，物理層。自動化生產(chǎn)線控制系統(tǒng)中的物理層，主要功能在于收集生產(chǎn)過程觀眾的各項數(shù)據(jù)，并且感知這些數(shù)據(jù)。物理層中的設(shè)備具有開放性，應(yīng)用了EPA技術(shù)和PLC技術(shù)，可以與數(shù)據(jù)層進行良好的數(shù)據(jù)傳輸和交換工作，實時掌握自動化生產(chǎn)線中各項設(shè)備的運行實況，把控好工業(yè)機器人的動作路徑，使其準確而高效的完成所下達的指令。

第三，人機交互平臺。這一部分是整個控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵內(nèi)容，其不僅能顯示整個自動化生產(chǎn)線的操作實況，掌握整個工作流程，全面控制整個系統(tǒng)的運行參數(shù)，接收故障報警，還能直接通過此平臺來實現(xiàn)人機交互。相關(guān)技術(shù)人員可以于此平臺中操作自動化生產(chǎn)線，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中存在的問題，并實施具有針對性的措施來加以解決，以使其正常運行。

3.3 安全系統(tǒng)和仿真系統(tǒng)

基于工業(yè)機器人的沖壓自動化生產(chǎn)線，要想順利進行，提高生產(chǎn)效率，則必須建立健全的安全系統(tǒng)，以對其進行有效的防護，應(yīng)對工業(yè)機器人故障問題，并且對工業(yè)機器人進行維護，延長其使用壽命。雖然沖壓自動化生產(chǎn)線，并不存在于同一個區(qū)域內(nèi)，但是在設(shè)備的應(yīng)用上仍然存在部分重疊情況，若是不對重疊區(qū)域加以控制，那么很容易出現(xiàn)碰撞事故，帶來一定的安全風(fēng)險?？刂葡到y(tǒng)具有一定的復(fù)雜性，為充分發(fā)揮控制系統(tǒng)的作用，調(diào)劑好工業(yè)機器人各項參數(shù)，使其高質(zhì)量完成指令，則必須實施有效日常調(diào)配工作，從硬件和軟件兩個方面來加以防護。比如說硬件方面，可以設(shè)立監(jiān)控系統(tǒng)，來把握工業(yè)機器人工作中的各項數(shù)據(jù)，提升其抗干擾能力。亦或是可以利用PLC技術(shù)，來實施全面監(jiān)控，做好預(yù)警工作，及時發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)線中的故障點，并有效處理。

另外，在工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)線中，還應(yīng)當(dāng)建立健全的模擬仿真系統(tǒng)，可采用可靠的編程技術(shù)，來對工業(yè)機器人進行離線操控，根據(jù)實際生產(chǎn)需求來設(shè)計自動化生產(chǎn)線，并且現(xiàn)場安裝試行，仿真工業(yè)機器人的速度，運動路徑及其負載力，以此來保障自動化生產(chǎn)線的安全運行。

3.4 未來發(fā)展

基于工業(yè)機器人的生產(chǎn)線將不斷完善，生產(chǎn)水平會隨之工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展而提升。在未來，工業(yè)機器人技術(shù)將受到更多人的重視，情感識別技術(shù)、柔性機器人技術(shù)、腦機接口技術(shù)，都將成為未來機器人技術(shù)的發(fā)展方向，工業(yè)生產(chǎn)體系將會隨之而改變，加快智能化工業(yè)發(fā)展。另一方面，工業(yè)機器人技術(shù)的日漸成熟，會給工業(yè)發(fā)展帶來一定的優(yōu)勢，但與此同時也會產(chǎn)生一定的影響，出現(xiàn)一些問題。例如當(dāng)工業(yè)機器人技術(shù)的運用愈來愈多，工業(yè)生產(chǎn)開始以工業(yè)機器人為基礎(chǔ)，逐步實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)線，取代了傳統(tǒng)的人工生產(chǎn)線，那么就會有大量的工人失去工作，增加了我國的就業(yè)壓力，如何平衡和解決這一問題是未來需要應(yīng)對的挑戰(zhàn)。

4? 結(jié)束語

既然明確了工業(yè)機器人的應(yīng)用功能，就應(yīng)當(dāng)加強對工業(yè)機器人的研究，全面了解工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)，掌握當(dāng)前工業(yè)中應(yīng)用最多的工業(yè)機器人類型，基于工業(yè)機器人運行模式、工業(yè)機器人運行系統(tǒng)構(gòu)成以及控制系統(tǒng)等方面，來提出有效的工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線構(gòu)建思路，從多角度來控制工業(yè)機器人的應(yīng)用，使其能充分發(fā)揮自身作用，為我國工業(yè)自動化水平的提升提供重要保障?？偠灾?，在工業(yè)生產(chǎn)中使用工業(yè)機器人，是工業(yè)現(xiàn)代化發(fā)展的必然需求，必須予以高度重視，不容忽視，其不僅能減少勞動力成本，還有利于提高工業(yè)生產(chǎn)效率。在未來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的大力發(fā)展，工業(yè)機器人體系將會逐步完善，其優(yōu)勢將會不斷放大，成為工業(yè)自動化生產(chǎn)線上的主要工作方式，具有重要意義。

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