剖析工业机器人与智能制造的结合

剖析工业机器人与智能制造的结合

黄威龙

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摘要：随着科技的日渐进步，机械制造技术也有了较大的发展，现如今已经进入到现代制造技术阶段，机床的数控技术有了突破性的发展，实现了机床加工过程的自动化，这使得工业制造中的体力劳动逐渐被取代。在智能制造中，将工业机器人应用于其中能够提高劳动生产率，可以使产品的质量得到保证，有着较好的应用前景。

关键词：工业机器人；智能制造；结合

引言：随着时代的快速发展，人民生活水平的提高，推动科技水平不断进步，工业生产模式发生巨大变化，人工智能和工业机器人取代传统劳动力，可以说是时代必然的产物，是未来智能制造中不可或缺的一部分。

一、工业制造机器人概述

工业制造机器人是一种专用于工业制造领域的、具有多功能的、能够驱动的、机械式智能化装置。这种装置能够通过简单的驱动，实现非人为干预（或是半人为干预）自动化任务的执行。工业制造机器人的主要工作原理是通过人工控制和自身机械动力相结合来实现操作。工业机器人的自动控制，是借用计算机语言模拟人脑，自动发出行为控制指令来实现的。因此，工业制造机器人简单的日常操作，实际上就是程序的汇编与自动化应用。工业制造机器人的加入，使得工业加工的速度更快，运行效率更高。与此同时，工业机器人自动控制系统通过对数据的输入和输出，能够更加灵活地控制工业制造生产加工步骤，提高工业制造行业自动化处理的水平。

二、工业机器人的应用优势

1、提高安全效率。企业应用工业机器人，一方面可以解决安全生产问题，例如因个人原因引起的工作疏忽、疲劳、违规操作等情况均可以避免，从而消除安全隐患。另一方面在相同的周期内，工业机器人的生产效率远超人工，可显著提高生产效益。

2、方便现场管理。企业生产过程中，需根据自身产能确认订单、安排生产任务。使用工业机器人可24h循环作业，不仅实现了产能的最大化，而且不需要支付加班费用，只要留下少量运维人员即可。相较于人工作业，现场管理更加方便，管理机器比管理员工要简单得多。

3、智能化水平高。因为信息技术的发展，工业机器人的综合性能也在日益提升，其智能化水平不断提高。如今，通过程序的编写和运行，工业机器人能明白人类的思想，完成产品的组装加工，把员工从大量重复性的劳动中解脱出来。另外，还具有动态追踪、在线调整、实时控制等功能，能保证产品加工制造的精细化程度。

三、工业机器人与智能制造的结合措施

1、工业机器人与数控机床的结合

机器人在现代工业生产活动中能够承担许多工作，工业机器人可以应用于单品生产线或者不同生产规模的柔性生产线。在生产线上，通过使用工业机器人能够显著提升工作效率，有效改善工程环境且大大减少原材料的浪费，有效降低工业生产成本。比如，利用机器人能够连接各种类型的数控机床，实现生产工作的各种要求，能够为柔性生产线打下良好的基础。在部分制造企业中，工件加工的生产线主要包括两大部分，这两大部分分别是卧式加工中心和机器人。其中，工业机器人主要负责的任务就是工件搬运，通过系统扫描可以根据机器人的扫描结果进行工件运输的时间判断。通过利用工业机器人，能够凭借视觉传感器提高定件的精准性，保证工件运输任务能够完成。在这个过程中，不需要人员参与，真正实现了智能化制造，将工业机器人高效率工作、高精度、高度一致性的优点完全发挥。

2、工业机器人与搬运作业的结合

由于制造业中的自动化机床都非常沉重，各类机械的零部件也存在一定的超重，因此，在进行机床工件装卸和零部件组合的过程中，很难采用人工的方式来工作，人工劳力在强压下工作困难，很难实现迅速准确的工件装卸。与此同时，工业机器人能够准确地抓起所需的零部件，并且在不损坏零部件的基础上，对零部件进行精准移动。工业机器人的高效搬运能力，有效减少了人工操作带来的不便，提高了工业生产与加工制造的速度和效率。工业机器人的工作过程中，机器人完全根据用户端提供的指令进行操作。因此，可以在机械生产过程中按照不同的工件形态和工件重量，对同一个机器人施加不同的工作指令，比如，当机器人举起较沉重的配件时，对机器人施加工作指令，要求它放缓位移速度，并运用数学计算方法计算最短位移长度，有效节约机器人的运作时间，提高工业机器人的运作效率。而当机器人举起比较轻的物体时，对机器人施加另一类型的指令，让工业机器人以较快的速度实现工业部件的移位。工作指令的选择与修改，能够保证工业机器人很好地完成搬运工作，使搬运工作在质量和效率上都得到提高。

3、工业机器人与焊接作业的结合

焊接领域的应用是智能制造的一个重要区域，焊接所涉及的内容较多，在工业生产的各个方面都着广泛的应用与价值体现。在进行焊接过程中需要按照准确的路径控制好焊料速度，确保每个焊接区域焊料数量比率、表面质量能够符合标准要求。焊接机器人在应用中较多的采用蚁群与遗传算法，通过科学的分析判断保证焊接机器人作业调度的合理性，针对焊接过程中存在的问题实现进步优化与控制。与此同时，为保证焊接质量还需要开展人工智能网络与正交试验的结合，根据实际需求分析焊接电阻参数，建立焊接生产试验关系模型，保证焊接工作的准确性。

四、未来机器人应用的建议

1、提高职业教育人才培养力度

工业机器人的设计以及应用对国家的人才储备具有较高的需求。我国需加大力度培养相关行业的人才，为机器人的普及以及国家智能制造水平的提升提供保证。例如：各职业院校可在“自动化专业”中，增加机器人研发、机器人应用及系统集成、人工智能的专业培养课程。通过上述课程，培养人才对工业机器人结构、自动化控制以及程序编写知识的掌握水平，使我国智能制造行业工业机器人设计水平得以提高，使其性能得以增强。

2、完善国产工业机器人的功能、性能及系统集成

目前，我国工业机器人虽具有较强的动作执行能力，但运动精度、应用功能及性能与国外相比还有一定差距，无法与人工协作作业，且关键零部件还是以进口为主。考虑到机器人的零件性能，属于影响其整体性能以及智能化水平的主要因素，建议加大机器人关键零部件的研发，提高机器人应用系统集成能力。将伺服电机、减速机及机器人控制软件等作为重点研发项目。同时可大力推广各行业的工业机器人应用，支持各系统集成企业充分结合各行业的不同工艺要求，为最终用户提供功能稳定、性能优越的机器人应用系统。

3、充分结合各领域的外部信息

制造行业领域众多，零件焊接、货物搬运、货物分配等不同行业，对工业机器人的要求各不相同。目前，我国所应用的工业机器人功能较为单一，主要以焊接，搬运码垛为主。如未给予优化，将进一步增加设计及应用成本。未来，建议我国智能制造行业，统一收集并整理各领域的外部信息，解决上述问题。例如可以设计能够更多地接收外部信息的机器人，使其能够通过各种传感器器如激光、视觉、3D、声音等等，让机器人的功能更强大。

五、结束语

终上所述，工业机器人已成为自动化技术发展的大趋势，随着企业不断把工业机器人应用到生产线，使得智能制造技术应用范围不断推广。因此，只有不断加强工业机器人在智能制造中的创新，才能够不断发挥出工业机器人的优势，才可推动我国智能制造不断发展。

参考文献

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