基于自动化生产线的工业机器人技术研究

师福强 乔帅

沈阳远大智能高科机器人有限公司 辽宁 沈阳 110000

摘要：在工业生产中应用机器人技术是大势所趋，工业机器人能够大幅提升自动化生产线的工作效率。本文结合工业机器人的结构和特点，重点从运行方式，系统组成，生产安全等领域深入探讨了工业机器人技术。

关键字： 自动化，生产线，工业机器人

引入工业机器人的自动化生产线近年来受到多方的广泛关注，将工业机器人广泛应用于工业生产领域，构建自动化工艺流程，是现阶段提升生产线产品质量和工作效率的重要方向。

1工业机器人的结构和特点

1.1 工业机器人的结构

工业机器人由多个部分构成，主要包括主体、驱动系统和控制系统，在其构成部分之中，主体就好比人的四肢，能够完成各种动作。同时，主体中还包括执行机构，执行机构的构成部分为臂、手和腕，具有非常高的自由度，普通机器人为3，但一些先进的工业机器人，其自由度超过了7。简言之，自由度越高，机器人功能越强，能够完成更加复杂的工作。而控制系统的功能为根据指令，控制机器人完成预定的动作；驱动系统在接受指令后为动力元件提供驱动力，这其中需要和执行结构相互配合。

1.2 工业机器人的特点分析

首先，工业机器人具有较高的自动化程度，这是其区别于传统工艺流程的最大特点，在主要的工业领域，工业机器人对传统手工作业进行了全面的替代，先进的工业机器人能够模拟熟练工甚至是高级技工的复杂作业。其次，工业机器人具有较高的效率。与传统的人工参与的生产线相比，引入工业机器人的自动化生产线，可无休息的24小时工作，工作效率大幅提升，同时不会产生疲劳。最后，工业机器人表现出一定的智能化，借助于提前输入的程序和操作规程，工业机器人可自动收集数据、识别风险并作出判断。

2 基于自动化生产线的工业机器人技术

工业生产劳动强度大，工序复杂，安全风险高，传统的人工参与模式在现代化的工业生产领域逐渐被替代，基于自动化生产线的工业机器人技术，近年来发展较快，并逐渐成为现代工厂的主要劳动力，原因在于高精度的工业生产对劳动力要求较高，人的身体素质和技术水平难以适应高强度连续的工业生产，生产效率、产品质量和安全因素难以平衡。

2.1 运行方式分析

为了在工业生产领域充分发挥工业机器人的优势，需建立科学、精确、规范的工艺流程，以此来控制机器人的动作路径，提升机器人工作的精确性，保证其按照预设指令和操作规程完成焊接，组装，喷绘等具体工作。结合多个自动化生产线的实际调研，认为不同工艺流程和作业方式对工业机器人的要求也不同，例如冲压自动化生产，工业机器人需依次完成拆垛，板料，最终冲压等作业动作，在板料对中时需选择科学、适用的对中方式，常使用光学对中模式，近年来也多使用重力对中方式。

2.2 系统组成分析

本节仍然以冲压自动生产为例，探讨自动化生产线中的系统组成。冲压自动化生产包含较多的工序，需要配置不同的工业机器人完成，由多个不同工业机器人构成的自动化生产线又包含若干个子系统，例如压力系统，输送系统，上料系统，对中系统等。在拆垛工艺中应用机器人，能在规避人为操作风险的基础上，大幅提升拆垛的质量和效率。调研某企业使用的自动拆垛系统，主要有两个拆垛台，并且两个拆垛台保持连接，可依次进行维护，保证全天候的生产。在系统中加入分张器可提升分料的精准性，使得加料工艺更加合理和科学，为进一步提升工业机器人的取料工作效率，可在上料区域配置拆垛车。

2.3 控制系统分析

结合自动化生产需求，工业机器人的控制系统，主要包括数据层和物理层两个方面。（1）数据层。数据层对于实现工业机器人的自动生产和精准控制具有重要意义，数据层的主要功能是实现数据的传输和一定程度的分析，数据层功能是否完善直接影响自动化生产线的效率和工业机器人的运行稳定性。在实际应用中，数据层和设备的数据交换主要通过总线技术，现阶段使用的总线技术类型较多，其中以EPA技术应用最为广泛，EPA技术的主要优势在于在用线较少，布置较为简单。还可利用dcs系统和监控网络实现对工业机器人动作的捕捉和实时控制，一方面提升工业机器人运行的精度，另一方面也能避免工业机器人出现故障，对数据层的损害。（2）物理层。和数据层相比，物理层的结构较为复杂，内部构成部件多。为了达到信息共享的目的，现阶段的物理层开放性较好，便于工作人员从中提取各类数据。最后，交互平台在控制系统中也发挥了重要作用，主要的功能在于显示操作流程和运行情况，凭借其可视化的特点，帮助技术人员便捷的完成系统操作和控制，及时发现风险因素和安全隐患，提升系统运行的质量。

2.4 安全系统分析

安全系统主要是在工业机器人出现故障时进行及时的干预，避免发生安全生产事故，提升生产线的连续运行能力。在现代化的生产车间，自动化生产线都会分为不同区域，区域内的生产设备和工业机器人保持独立运行状态，但仍存在一些重叠区域，如果无法有效的对工业机器人的动作进行控制，重叠区域内的设备相互碰撞就容易造成损伤。这就要求设计人员有效的对机器人的动作进行规划，借助于控制系统实现时间和空间上的隔离，与此同时可借助于软件和硬件保护，提升自动化生产线中工业机器人的安全系数，预防和控制故障。

2.5 自动化生产线组装技术分析

自动化生产线是在数字技术，自动化技术，机器人技术和信息技术的共同支持下完成的，具体可从以下几个方面分析，首先，使用工业机器人的自动化生产线，应用了成熟的远程控制，能够实现非接触的远程操作，保障了工业生产的效率和控制的准确性，及时性，在一定程度上实现了工业生产的自我调整。其次，自动化生产线的实现得益于资源管理系统，该系统能够实现制造工艺和企业资源的有效结合，全面提升工业技术，保障了自动化生产线的信息化和自动化。这其中最为重要的是应用了定位系统，该技术能够快速整合生产线，提升安装质量，安装精度，并在一定程度上实现了生产流程的透明化。最后是自动化柔性管理技术，该技术对于管理流和生产流较为复杂的作业工序最为适用，借助于柔性管理，可构建一个开放性控制的自动化生产控制系统，保证了各部分工序的无缝衔接。例如在工业机器人中配置信息，输入输出模块，实现接口对接和数据传输，保证不同工业机器人和控制系统的实施数据传输。

2.6 工业机器人未来发展趋势分析

现阶段国内外的工业机器人技术仍处于快速发展时期，工业机器人在自动化生产线中的应用价值得到了高度重视，许多学者提出了脑机接口，情感识别和柔性机器人等多项前沿技术，并在部分工程中得到了应用，取得了较好的效果。可以预见到未来一段时期，基于自动化生产线的工业机器人，将在数字化、自动化的基础上逐渐实现智能化，大幅度提升自动化生产线的效率，实现生产效率，产品质量和安全生产的有机统一。

3 结语

在相关技术的支持下，工业机器人广泛应用于自动化生产线中，实现了对人工作业方式的全面取代，开展基于自动化生产线的工业机器人技术研究，对于提升我国工业生产能力，完善工业生产体系具有重要意义。

参考文献：

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