工业机器人在汽车工业中的应用

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工业机器人在制药工业中的应用

作者：赵锡平

来源：《科技创新与应用》2014年第26期

摘 要：1961年美国UNIMATION公司制成第一台工业机器人，80年代后，水下机器人、空间机器人、服务机器人、微小型机器人得到了巨大发展。根据国际机器人联合会（IFR）的报告显示：2010年世界新安装工业机器人11.5万套，比2009年增长超过100%；2011年各类服务机器人的数量达到1200万套。随着人工成本增加，工业产业升级及未来经济增长的需要，预计2028年一半以上的工作岗位将被智能机器人替代，当前我国机器人产业也已进入高速发展期。

关键词：机器人；光电一体化；人工智能

前言

2013年，由于工资成本上涨和新兴经济提竞争加剧，曾经的体力劳动“世界工厂”中国成工业机器人最大买家。据总部设在德国的国际机器人联合会（IFR）发布的最新数据显示，2013年中国购买了36560台工业机器人，较2012年增长近60%。2013年日本购买了26015台机器人，排名第三的美国则购买了23679台。中国工业机器人需求激增，预计到2022年中国投入运行的工业机器人数量将超过170万台。至2012年底，全球家务用机器人将达到610万台，娱乐休闲用机器人将达到900万台。30年前，个人电脑的出现，将人类带入了信息时代，人脑得到了极大地解放。今天，随着先进制造技术的发展、微电子硬件的飞速发展、人工智能的进步，机器人时代即将到来。正如微软董事长比尔·盖茨所说：“机器人将对人类的工作、交流、学习及娱乐等产生深远的的影响，就如同过去30年间个人电脑给我们带来的一样”。

1 机器人的定义

“机器人”（Robot）——国际标准化组织（ISO）给出的定义是：“一种可以反复编程和多功能的，用来搬运材料、零件、工具的操作机；或者为了执行不同的任务而具有可改变的和可编程动作的专门系统”。机器人主要分为工业机器人和服务机器人两类。工业机器人（industrial robot）指：自动控制的、可重复编程、多用途的操作机，可对三个或三个以上轴进行编程。它可以是固定式或移动式。在工业自动化中使用。典型的工业机器人：如自动机械臂。服务机器人（service robot）指：除工业自动化应用外，能为人类或设备完成有用任务的机器人。典型的服务机器人：如家用机器人、医疗机器人（达芬奇系统）

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工业机器人在工业制造中的应用

作者：洪胜利 贺晓晨

来源：《世界家苑·学术》2017年第07期

摘要：在现代制造业中机器人是不可取代的重要装置与设备，是国家战略性产业的主要发展方向，是一个国家核心竞争力和制造业水平的核心指标。在工业制造业中大量使用机器人，不仅可以克服恶劣环境对生产的影响，减少人工的使用，保障工人的安全；而且还能够帮助企业节约生产成本，提高企业生产效率，也保证了产品的质量。为此，工业机器人的应用对促进中国工业转型升级，提升工业整体水平和核心竞争力具有重大意义

关键词：工业机器人；工业生产；应用

世界上机器人工业萌芽于50年代的美国，经过50余年的发展，已被不断地应于人类社会很多领域，正如计算机技术一样，机器人技术正在日益改变着我们的生产方式，以至今后的生活方式（比尔·盖茨在微软创立30年时向世界预言：机器人将与个人电脑一样迈入家家户户，彻底改变人类的生活方式）。因此，我们有必要以极大的兴趣关注它的发展，研究它的未来，迎接它给我们带来的机遇。

1.工业机器人简介

1.1结构组成

工业机器人是面向工业领域的具有多关节的机械手或具备多个自由度的机器人，是能实现各种高级功能的一种机电一体化机器。它可以按照预先设置的程序自动进行工作，也可以通过人的操作来控制运行。工业机器人由机座、执行机构、驱动系统和控制系统等部分组成。执行机构由臂部、腕部、手部、行走机构等组成，大多数工业机器人有3～6个运动自由度，其中腕部通常有1～3个运动自由度；驱动系统包括动力装置和传动机构，用以使执行机构产生相应的动作；控制系统是按照事先设置的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号来进行控制。

1.2理论基础

工业机器人涉及到机械原理、机械设计、理论力学、自动控制理论基础、线性代数、机电一体化等机械工程类大学本科所学的诸多专业基础课程。例如，工业机器人操作臂设计就涉及到工业机器人操作臂机构、运动学、动力学、工业机器人样机或本体产品的物理参数识别、末端操作器操作轨迹规划、各种控制方法与技术等基础理论和技术。工业机器人在应用于工业生产、科研实验等实际操作任务前应具备以上基础理论。

汽车制造业中工业机器人重要作用

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。多年来，我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位，劳动强度大，作业环境恶劣，焊接质量不易保证，而且生产的柔性也很差，无法适应现代汽车生产的需要。近年来由于焊接机器人的大量应用，提高了零部件生产的自动化水平及生产效率，同时使生产更具有柔性，焊接质量也得到了保证。近年来，焊接机器人在大连华克、上海华克、上海龙马神、南京新迪、长春佛吉亚、上海汇众等零部件及配件生产企业也有着典型的应用。在汽车零部件的生产中广泛采用了点焊、凸焊、缝焊、对焊及电弧焊等焊接工艺。例如：横梁总成托架点焊，传动轴平衡片凸焊，汽车燃油箱缝焊，汽车轮圈连续闪光对焊，汽车转向臂、消声器、净化器壳体的电弧焊等。

随着我国汽车工业的发展和对自动化水平要求的不断提高，将为焊接机器人市场的快速增长提供了一个良好的机会。预计国内企业对焊接机器人的需求量将以30%以上的速度增长。从机器人技术发展趋势看，焊接机器人不断向智能化方向发展，完全实现生产系统中机器人的群体协调和集成控制，从而达到更高的可靠性和安全性。而采用焊接机器人的汽车生产企业在高技术、高质量、低成本条件下必将获得高速发展，也必将为汽车产业的发展带来新的生机。

一、工业机器人的应用

目前，国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。工业机器人已成为柔性制造系统（FMS）、工厂自动化（FA）、计算机集成制造系统（CIMS）的自动工具。

我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步，经过二十年余年的努力，已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年，我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右，年销售额在20亿元以上。统计数据显示，中国市场上工业机器人总共拥有量近万台，占全球总量的0.56%，其中完全国产工业机器人（行业内规模比较大的前三家工业机器人企业）行业集中度占30%左右，其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主，年出口量为100台左右，年出口额为0.2亿以上。

工业机器人在汽车制造中的应用案例

工业机器人是一种能够自动执行重复性、危险性或高精度工作的智能机械设备。它们在各个行业的生产线上发挥着重要作用，尤其在汽车制造领域。本文将介绍几个工业机器人在汽车制造中的应用案例，以展示其在提高生产效率、质量控制和安全性方面的优势。

案例一：焊接机器人

焊接是汽车制造中必不可少的工序之一，而工业机器人在焊接作业中的应用已经得到广泛应用。以某汽车制造公司的生产线为例，他们引入了焊接机器人，用于汽车车身的焊接工艺。这些机器人通过激光传感器和视觉系统，能够精确检测并找到焊接位置，然后自动执行焊接工作。相比于传统的手工焊接，机器人的工作效率更高且具有更高的一致性和准确性，从而提高了焊接质量和生产效率。

案例二：装配机器人

汽车的装配过程需要进行大量的零部件组装和安装工作，而装配机器人能够在这个过程中发挥重要作用。例如，在发动机装配工序中，工业机器人通过视觉识别系统和机械手臂来执行发动机部件的组装工作。机器人可以准确、稳定地拿取零部件并进行组装，避免了人为因素所引发的误差，并且能够快速完成高精度的任务。装配机器人在提高生产效率的同时，还能够减少员工的劳动强度和提高工作安全性。

案例三：喷涂机器人 在汽车制造中，车身的喷涂是一个关键的工序，而工业机器人在喷涂过程中的应用可以提高喷涂效果和工作效率。传统的喷涂往往会受到施工者技术水平和环境因素的影响，而喷涂机器人可以通过预先设置的程序来实现一致、均匀的喷涂。它们能够根据车身的形状和尺寸，自动调整喷涂角度和压力，从而实现高质量的喷涂效果。此外，机器人喷涂也可以避免了有害气体的释放，提高了工作环境的安全性。

案例四：搬运机器人

汽车制造过程中需要大量的物料搬运和仓储工作，而搬运机器人的引入可以提高生产效率和人力资源利用率。以某汽车制造工厂的物流中心为例，他们使用搬运机器人来完成货物的搬运和摆放工作。这些机器人通过激光导航系统和传感器，能够准确地识别和定位货物，并通过机械臂进行搬运操作。机器人的搬运速度快、准确度高，并且能够在狭小的空间内操作，从而提高了物流效率和仓库空间的利用率。