工业机器人技术在生产制造中的应用

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工业机器人在智能制造中的应用与发展郑亚清，游远程（重庆建筑科技职业学院，重庆 400072）摘 要：机器人在工业制造领域的运用具有诸多优势。目前我国工业机器人在制造行业中除了柔性单元制造以外还在特殊环境作业以及劳动密集型产业中得到广泛运用，但是其在核心技术和关键零部件方面存在的问题仍是制约智能制造发展的关键因素。文章结合工业机器人在智能制造中的应用现状提出发展策略，旨在提升工业机器人的使用价值和我国在智能制造行业的核心竞争力。关键词：工业机器人；智能制造；人工智能一、工业机器人在智能制造中的应用优势近年来，随着科学技术的快速提升，信息技术、智能技术与装备制造技术的协同发展促使了信息化与工业化的深度融合，智能制造成为工业发展的新趋势，工业机器人在智能制造中的应用呈现普及化趋势。与传统的人工生产制造相比，工业机器人在制造行业具有明显优势：首先，工业机器人在计算机系统控制下可实现自动化执行命令，具有高度的自动化优势；其次，内部嵌入的故障预警系统可有效减少系统故障发生，提高生产效率，预防人员伤亡。第三，工业机器人在操作精准度上更高，操作频率上也更快，生产效率提升更为明显。二、工业机器人在智能制造中的应用现状工业机器人在系统上可实现编程的高度自由化，故其具有较强的通用性，在工业化操作中可与数控机床一起构成柔性制造单元。柔性制造单元中工业机器人的作用十分明显，可以有效提升产品生产效率，提高良品率，其高度自动化的特性也减少了人员操作时可能产生的风险，同时也减少了产品制造综合成本，深受制造型企业的青睐。工业机器人在智能制造中的应用除了柔性单元制造以外还在其他方面表现比较突出，首先是特殊环境作业，当前很多生产企业部分岗位作业环境相对恶劣，如焊接、冲压、热处理等，传统的人工操作对人体会存在不同程度的风险和危害，特别是在一些具有长期辐射伤害或者腐蚀性强的产品搬运上，工业机器人可实现代替人工操作或者搬运作业。其次是劳动密集型产业应用，近年来随着人工成本的不断攀升，产品制造成本占据比例不断增长，其中人工成本增长是其主要因素。工业机器人的应用可在劳动密集型产业中代替人工操作实施分拣、搬运和焊接等工作，如近年来被物流产业广泛应用的快递自动分拣装置，大大减少了人工成本，同时提升了操作效率。随着我国制造工业的不断发展，工业机器人在智能制造中的应用也愈加普及，但是目前我国工业机器人在制造和应用方面与发达国家相比仍存在较大差距。在制造方面，世界先进工业机器人已经全面实现智能化，对机器人的操控可实现机器自主化，不需要人工操作和示教。我国目前在工业机器人的制造方面发展也比较快，特别是人工智能技术的出现使得工业机器人实现了更高的自动化和智能化，但是在部分核心技术以及核心部件方面仍相对落后，如在高性能交流伺服电动机、精密减速器及控制器等关键核心部件长期依赖进口。从应用层面来看，我国工业机器人发展面临着国际化分工以及向高端制造行业转型的挑战，加快工业机器人核心技术研发、充分发挥人工智能技术在工业机器人领域的应用是我国智能制造快速发展与世界接轨的必由之路。三、工业机器人在智能制造中的发展策略（一）加大人才培养力度工业机器人的发展与应用涉及到多个学科，人才需求程度较高。国家教育部门应加大行业人才的培养力度，特别是核心领域专业人才的培养，在计算机、自动化技术以及人工智能等方面提升我国的智能制造水平。在具体实践中，可在高等教育自动化课程中融入机器人研发与应用、人工智能系统开发等课程，提升我国工业机器人在高端制造领域的运用程度，使其在机器人结构、自动化控制以及设计水平等方面不断进步，以符合未来工业发展的趋势。加快核心技术与构件开发只有掌握了核心技术才能在未来的发展中立于不败之地。我国当前在工业机器人领域虽然发展迅速，但是短板同样也比较明显，主要是在核心技术和关键零部件方面与发达国家工业机器人仍存在不小差距。核心技术和关键零部件是影响工业机器人整体水平提升的关键因素，加快核心技术与构件开发可有效提升我国工业机器人当前的集成能力。建议将伺服电机、减速机及机器人控制软件等作为重点研发项目，同时根据国内工业领域智能制造的实际应用开发满足不同操作需求和操作环境的工业机器人应用系统，以保障其在作业过程中稳定性的同时提升其整体性能。（二）强化综合集成法在行业的应用综合集成法是钱学森院士提出的基于“开放复杂的巨系统”的一种处理方法。具体到工业制造领域，由于工业制造涉及范围广，对工业机器人的设计要求也存在不同，我国工业机器人功能相对单一，往往是针对某一具体岗位进行设计研发，后续对优化成本较高，兼容性较差。建议强化综合集成法在工业机器人设计与开发的应用，对智能制造领域这一“开放复杂的巨系统”信息进行整理，进而更好的优化和升级。在工业机器人设计中可强化其外部信息接收能力，优化传感装置，带动机器人“感官”全面化和智能化，进一步提升我国制造行业的核心竞争力。（三）提升工业机器人的人工智能水平在未来的工业制造领域，高度智能化机器人运用是未来趋势，结合我国人工智能技术的发展，将其运用到工业机器人领域，提升其智能制造水平。例如，工业机器人在手机QC质量检测中，工业机器人虽然具备了职能化分拣系统，但是在细部件检验层面仍不成熟。将智能化识别功能加入工业机器人设计中，结合光谱技术可对手机屏幕的细微划痕等进行识别，提升工业机器人在QC岗位的精准度和实用性。参考文献：[1]蒋炳翔. 工业机器人在我国智能制造中的应用现状分析及建议[J]. 中国设备工程 2018,(18),95-96[2] 曹昭.智云机器人兼容控制系统的关键技术研究与应用[J].科技创新与应用, 2018, (14) :19-21.[3]孙文龙.车削加工机床的自动上下料机器人干涉问题研究[J].内燃机与配件, 2018, (09) :30-32.

工业机器人在现代制造行业中的应用

工业机器人是现代制造业中重要的自动化设备之一。它可以在生产线上代替人类完成大量重复性、繁琐的工作，提高生产效率和产品质量，同时还可以降低生产成本和风险。

工业机器人广泛应用于汽车制造、电子制造、食品加工、医药生产等行业中，下面我们就来具体了解工业机器人在这些行业的应用情况。

一、汽车制造领域中的应用

在汽车制造领域，工业机器人的应用范围相当广泛，例如车身焊接、喷漆、组装、搬运等。它们可以帮助制造商加速生产流程，并提高质量、降低成本。

首先，汽车的生产需要进行大量的焊接作业，包括车身结构、底盘、变速器和发动机等不同部位的焊接。这些任务需要仔细的布局和高质量的焊接，以确保车辆结构的稳固和安全。工业机器人在此领域中，可以代替人类进行高品质的焊接，既可以保证产品的质量，也可以降低生产成本。

其次，汽车制造需要定期进行喷漆，以使车辆表面达到所需的外观和保护效果。这项工作需要精准的技术和高水平的工作人员。而工业机器人在此方面的应用，可以帮助制造商实现精准、高品质的喷漆，节省用工成本，减少喷漆误差，还可以减少污染和废物的排放。

除此之外，工业机器人还可以在汽车制造领域中完成其他任务，例如组装零部件、搬运物料等。它们可以帮助企业减少重复性劳动和人力投入，提高工作效率，从而提高企业的竞争力。

电子制造领域作为现代制造业中的重要产业之一，同样离不开工业机器人的应用。电子制造领域中的工业机器人应用主要集中在电路板制造、LED生产、手机组装等方面。

首先，工业机器人在电路板制造过程中可以代替人类操作，实现高速、高密度、高准确度的贴片技术，大大提高生产效率和质量。同时，由于工业机器人的反应速度极快，可以在电路板焊接和结合等关键工序中，实现精准的控制和加速，为电子制造提供了强有力的支持。

其次，在LED生产中，工业机器人可以协助完成LED晶片的粘合、切割和封装等操作，实现高品质、高效率的生产。此外，由于LED光源被广泛应用于灯具制造、汽车灯和路灯，因此工业机器人在此方面的应用还具有广泛的市场需求。

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。

南方论坛Forum of South China 192019年8月下

工业机器人在柔性制造系统中的应用*

王攀攀，毕玉珊，李超新

（威海海洋职业学院，山东 威海 264300）

摘　要：柔性制造系统作为智能制造的重要标志，在应对“产品种类繁多”“出产批量小”“装备专用性低”等产品的生产过

程中表现了明显的优势，是未来制造业发展的最新趋势。柔性制造系统的发展需要工业机器人技术的发展作为技术支撑。在柔性

制造系统中应用工业机器人，可以提高生产效率、生产质量，降低生产成本，还能缓解目前企业用工难的问题，替代工人在一些

对人体有害的环境下工作。基于此，文章对工业机器人在柔性制造系统中的应用展开了研究。

关键词：工业机器人；柔性制造；生产自动化

中图分类号：TM242.2󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃󰀃文章编号：1672-3872（2019）16-0019-02

——————————————基金项目：󰀃威海海洋职业学院科研项目（KY201820）；2019年度全国职业教育科研规划课题（2019QZJ275）作者简介：󰀃王攀攀（1987—），女，山东临沂人，硕士，讲师，研究方向：控制科学与工程。李克强总理在《2017年政府工作报告》中，再提《中国

制造2025》重大意义，强调把发展智能制造作为主攻方向，

完善制造强国建设体系。其中工业机器人是重要的智能制造

装备，可推荐中国制造向中高端迈进[1]。工业机器人是中国

制造业实现工业4.0计划、自动化生产线、智能工厂的必备

设备。柔性制造系统作为智能制造战略的重要产物，在现代

制造业中发挥着重要的作用，提高了生产效率和加工精度，

适应了产品的多样化小批量生产。并且柔性制造系统将智能

决策功能、调节控制功能和数据分析功能带入制造业，推进

我国的现代制造业转型升级。

1 工业机器人结构

国际标准化组织定义：工业机器人是一种仿生的、具有

自动控制能力的、可重复编程的、多功能多自由度的操作机

械。由此可以看出，工业机器人至少需要执行机构（如电动机、