工业机器人技术及其典型应用分析李越

工业机器人技术及其典型应用分析李越

李越

（唐山开元自动焊接装备有限公司河北唐山063000）

摘要：工业机器人是一种集机械与电子电工技术相结合的高科技产品。其自身有着工作效率高、安全性高、重复精确度高、在高危的环境下可操作性强的特点，为我国劳动密集型产业带来了新的活力，解放了劳动力。文章探讨了机器人的主要技术及其典型应用。

关键词：工业机器人；技术分析；典型应用

工业机器人具有效率高、稳定性和可靠性好、重复精度高等优势，各大企业纷纷以机器人换人，大量引入工业机器人。工业机器人是一门综合性学科，融机械、电子、信息、传感、计算机、控制等多个学科技术为一体。可以在高危的环境下进行作业，既减轻了工作人员的工作强度，同时也提高了作业的效率和质量，是推动制造产业发展的核心力量，将会发挥重要的作用。

一、工业机器人技术应用概念

随着智能制造技术的高速发展，在工业方面广泛地应用于焊接、切割、搬运、喷涂、装配、码垛、包装、分拣、点胶、注塑机及机床上下料、金属加工等方面为了适应不同的用途，机器人最后一个轴的机械接口，通常是一个连接法兰，可接装不同工具或称末端执行器。在工业机器人的末轴法兰装接焊钳或焊(割)枪的，使之能进行焊接，切割或热喷涂，就是焊接机器人、切割机器人、热喷涂机器人，以此类推可以形成搬运机器人、喷涂机器人、装配机器人、码垛机器人、机床上下料机器人、包装机器人、抛光机器人、除毛刺机器人等等。

二、工业机器人的主要技术

工业机器人所采用的主要技术包括以下几种：①开放性模块化控制技术，工业机器人采用了分布式的CPU计算机结构，通过利用机器人的控制器主计算机，以此来实现对机器人运动的有效规划，同时也具有主控逻辑、数字I/O以及传感器处理等功能，在对其进行编程的基础上，采取开放性模块化的控制方式。②故障诊断和安全维护技术，工业机器人可以通过对相关信息的有效利用，以此来针对自身存在的故障进行排查和诊断，并对其进行维护，是确保机器人稳定运行的核心技术。③控制器技术，控制器具有串口、现场总线和太网的联网功能，可以有效实现机器人控制器之间的通讯，从而实现对机器人所负责生产线的全面监督和管理。

三、工业机器人的应用

（一）焊接机器人

焊接作为工业机器人所负责的主要工作流程，其可以应用于汽车、船舶等领域的焊接中，尤其是船舶制造业，由于船舶构建的体积相对较大，因此多使用移动焊接机器人对其进行焊接。船舶焊接机器人通过对系统优化集成技术、协调控制技术以及精确焊缝轨迹跟踪技术，可以有效结合激光以及视觉传感器可进行离线工作的优点，从而提高了机器人对于复杂工件焊接的适应性，提高了焊接质量。同时，也可以利用无线通讯技术实现掌上电脑与机器人的良好通讯，从而进入封闭空间实施无人化的焊接工作。

（二）自动化装配线机器人

自动化装配线机器人主要包括旋转关节型、直角坐标型和平面关节型，如马丁路德公司在对摩托车发动机进行装配线时，则使用了自动化装配线机器人进行操作，从而确保了连杆、活塞以及缸体等部件的自动化装配，在提高了装配工作效率的基础上，进一步利用视觉系统技术，确保零部件装配的精准性，并使用力控软件实现对人类触觉的模仿，确保零件推动力度的合理性，以免对工件产生损伤。其中，垂直多关节型自动化装配机器人共包括6个自由度，其可以于空间上的任意一点摆放处任意姿势，且操作较为简便。同时，自动化装配线机器人还包括双臂机器人，相较于传统的单臂机器人，其可以完成更为复杂的装配线工作，如ABB公司生产的YuMi双臂机器人，其主要适用于小件装配，并配备了柔性机械手和进料系统等，同时还采用了固有安全级设计，可以降低装配的风险水平。

（三）搬运机器人

搬运机器人是在移动机器人的基础上，由计算机负责控制，具有移动、搬运、多传感器控制以及网络交互等主要功能，并被广泛应用于我国的各个领域当中。目前，常见的搬运机器人多为串联机器人，包括六轴和四轴两种类型，六轴机器人主要负责重物的搬运，但其速度却相对较慢。四轴机器人虽然轴数较少，无法搬运重量过大的物件，但其运动速度却相对较快，可以应用于快速包装环节。如ABB公司所生产的IRB7600工业机器人，其是一种六轴机器人，最大承重力可达到650kg，而IRB660机器人则为四轴机器人，最大承重力为250kg，但其到达距离则达到了3.15m。

（四）缝纫机器人

缝纫机器人是应用于服装生产行业中的工业机器人类型，服装产业作为一种传统的劳动密集型产业，美国亚特兰大市的SoftwearAutomation公司早在2012年便开始研发缝纫机器人技术，以此来取代传统的手工缝纫方式，期望以此来实现劳动密集型生产的机械自动化生产转型。缝纫机器人的涉及目标是可以在针下精准地实现布料的移动，并可以在没有人力的干预下实现对服装的制造和生产。截止至目前，缝纫机器人可以使用相机对布料进行“观察”，在机器臂的操作下，可以将缝纫的误差缩减至半毫米之内，但其目前仅可应用于短袖以及牛仔裤等简单衣物的缝纫中。

（五）喷涂机器人

喷涂机器人无论在家具和汽车，还是搪瓷和电器等相关行业，应用都比较广泛。工业社会在不断地发展，产品生产的车间对于喷涂的工艺，要求高效率和高强度地完成，因为喷涂工艺对于人体健康有一定的伤害，所以，喷涂机器人脱颖而出。关节型的工业机器人自身具有速度快和自由度大以及工作空间运行比较灵活，密封设计以后，对于运行轨迹复杂的操作更加适合。

四、工业机器人技术的发展趋势

机器人技术的快速发展，不仅为我国的制造业产生了积极的推动作用，同时也可以应用于其他领域当中，包括军事、医疗、娱乐以及科研领域当中，而随着人们生活质量的不断提升，其对于机器人技术的发展也提出了更高的要求，并期望工业机器人实现智能化、服务化以及绿色化的快速转变。智能化主要是指机器人可以在程序设定的基础上，实现自我维护、自我学习和自我创造等，通过提高人机交互能力，使工业机器人更满足人们的基本需求。服务化则要求未来的工业机器人可以在离线的基础上，结合现代化的互联网技术，实现在线化的主动服务。绿色化是指工业机器人技术所使用的材料、制造工艺以及包装的绿色化，同时也要求机器人在设计环节和处理回收环节的绿色化，以此来满足环境保护的基本要求。2017年，全球的机器人市场始终保持快速的增长趋势，其中亚洲和澳大利亚地区的机器人安装量同比增长了21%，而中国作为世界最大的机器人市场，根据国际机器人联合会的预测，截止到2020年，全球将有170万个新工业机器人得到广泛的应用。由此可见，工业机器人技术的不断完善和发展，使其在当前社会背景下拥有更多的发展机遇，具有良好的发展前景。

综上所述，综上所述，我国的工业机器人主要以在制造业的应用为主，如船舶焊接机器人、自动化装配线机器人以及搬运机器人等，相较于其他发达国家，工业机器人在我国的应用范围仍有待扩张，而这也要求我国必须培养更多的工业机器人发展人才支持，期望以此来加强对我国工业机器人技术的深入研究，推动机器人产业的快速发展。

参考文献：

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[2]王海霞,李志宏,吴清锋.工业机器人在制造业中的应用和发展[J].机电工程技术,2015,44(10)

[3]骆敏舟,方健,赵江海.工业机器人的技术发展及其应用[J].机械制造与自动化,2015,44(01)