摘要：目前我國工業(yè)制造生產(chǎn)仍舊采用人工機床和數(shù)控機床進行生產(chǎn)加工，相對來說加工效率偏低，且存在人工失誤現(xiàn)象，很可能影響成品質(zhì)量。工業(yè)行業(yè)的快速發(fā)展，對生產(chǎn)工藝的自動化水平提出了更高的要求，利用工業(yè)機器人代替人工生產(chǎn)成為工業(yè)制造發(fā)展的必然趨勢，也是改善工業(yè)生產(chǎn)效率的關鍵手段之一。我國對工業(yè)生產(chǎn)的自動化和智能化給予了大力的支持，鼓勵各個科研機構加大對工業(yè)機器人的研究力度。目前已有大部分工業(yè)機器人得以成功研發(fā)，并應用于實際生產(chǎn)過程中。據(jù)此，主要圍繞工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)技術的實踐應用展開研究。

關鍵詞：工業(yè)機器人;自動化生產(chǎn);傳感裝置;生產(chǎn)效率

中圖分類號：TP242收稿日期：2022-O5-13

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2022.08.007

我國推出的“工業(yè)4.0”計劃為工業(yè)生產(chǎn)和制造業(yè)的發(fā)展指明了方向，使其自動化發(fā)展進程得以有效推進?，F(xiàn)今，我國的部分工業(yè)制造工廠已經(jīng)實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)，并借助自動化控制技術和智能化技術打破了傳統(tǒng)機床加工的弊端，在一定程度上提升了工業(yè)生產(chǎn)的效率和精度。但還有部分工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)由于自身的技術水平和資金實力限制，難以引進自動化生產(chǎn)技術，致使無論是生產(chǎn)工藝還是生產(chǎn)設施都十分落后，嚴重阻礙了工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)的整體發(fā)展。因此，應加強對工業(yè)機器人研發(fā)和推廣工作的重視，通過普及工業(yè)機器人來帶動工業(yè)制造行業(yè)的整體發(fā)展水平。

1 自動化生產(chǎn)對工業(yè)機器人的技術要求

目前，我國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)體系已經(jīng)逐步完善，在高端市場中的占比也已經(jīng)接近50%。相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，我國的工業(yè)機器人累計安裝量高達78.3萬臺，年增長率達21%?，F(xiàn)階段，我國的工業(yè)機器人主要應用于汽車加工和電子電氣領域中，主要類型包括電焊機器人、弧焊機器人、裝配機器人和搬運機器人等。

為使工業(yè)機器人能夠成功代替人工生產(chǎn)，要求設計工業(yè)機器人時能夠結合工業(yè)生產(chǎn)和加工的技術要求，對工業(yè)機器人的功能進行合理設計。現(xiàn)階段的工業(yè)機器人通常會配備機械手、刀具以及傳動裝置，主要應用于裝配和生產(chǎn)過程中，部分工業(yè)機器人也應用于搬運環(huán)節(jié)和工業(yè)制品零部件的加工環(huán)節(jié)。在工業(yè)機器人中配置了傳感器和控制程序，因此可以實現(xiàn)自動化控制和智能控制的目標。同時，考慮到工業(yè)生產(chǎn)的基本需求，還需提高工業(yè)機器人的作業(yè)效率，并對機器人的結構進行優(yōu)化設計，盡量控制機器人的占地面積。此外，在機器人的制造選材方面，需要考慮到實際作業(yè)中對機器人自身強度和結構緊湊度的要求，優(yōu)先選用高強度的不銹鋼材料，且驅(qū)動裝置選用電力驅(qū)動方式，以提升工業(yè)機器人的響應速度，確保利用工業(yè)機器人更為徹底地代替人工生產(chǎn)，既能滿足產(chǎn)品生產(chǎn)的精度要求，又能提升工業(yè)生產(chǎn)的整體效率。

2 工業(yè)機器人的自動化控制技術

為達成工業(yè)機器人的自動化生產(chǎn)目標，需要在機器人設計中融合多種自動化生產(chǎn)設備以及自動化生產(chǎn)技術，主要包括信息技術、網(wǎng)絡技術、自動控制技術和智能技術等。通過多種先進技術的融合，使工業(yè)機器人的應用效率普遍提升。工業(yè)機器人的自動化控制技術主要包括以下幾個方面：

a.遠程控制技術。在自動控制技術、網(wǎng)絡技術以及智能化技術的綜合作用下，可實現(xiàn)對工業(yè)機器人的遠程控制目標。這主要是指工業(yè)機器人實際應用過程中對生產(chǎn)線的實際要求作出分析，并根據(jù)生產(chǎn)線的實際作業(yè)需求對工業(yè)機器人進行遠程控制，以提高工業(yè)生產(chǎn)效率，保障加工產(chǎn)品質(zhì)量。

b.生產(chǎn)過程監(jiān)控技術。在工業(yè)機器人參與工業(yè)生產(chǎn)的過程中，可以通過對生產(chǎn)過程的監(jiān)控來了解機器人的工作效果，并且根據(jù)生產(chǎn)線的加工需求和裝配精度需求對工業(yè)機器人進行自動化控制。同時，能夠?qū)Ω鱾€生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)質(zhì)量進行有效監(jiān)控，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)的透明化管理，尤其是在遇到生產(chǎn)問題時，能夠及時發(fā)現(xiàn)并且做出應急響應。

c.柔性管理技術。因工業(yè)生產(chǎn)的流程十分復雜，只有做到對各類生產(chǎn)信息的及時反饋與匯總才能發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在的潛在問題，并且對生產(chǎn)工藝進行及時調(diào)整。而在應用工業(yè)機器人進行產(chǎn)品加工時，同樣需要為工業(yè)機器人配備信息輸入與輸出模塊，保障各類作業(yè)參數(shù)的高效共享，使相關技術人員能夠及時了解生產(chǎn)過程中的各類工藝參數(shù)，一旦發(fā)現(xiàn)參數(shù)異常現(xiàn)象則對工業(yè)機器人進行手動控制，以降低工業(yè)生產(chǎn)的失誤率[2]。

3 核心技術及其實踐應用

3.1 工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)的核心技術3.1.1 執(zhí)行控制技術

工業(yè)機器人研發(fā)的主要目的是代替人工生產(chǎn)，通常是將其投放于加工精度較高的生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及危險系數(shù)較高的操作環(huán)節(jié)中。這要求工業(yè)機器人具備較強的可操作性，同時要求機器人手臂能夠模仿人手的構造，做到對手臂的靈活控制，使其能夠滿足一些復雜作業(yè)條件的需求。為提升工業(yè)機器人的執(zhí)行控制能力，可以對其驅(qū)動系統(tǒng)、機械裝置的構造以及執(zhí)行器進行科學改造，有效提升其動作可靠性和控制執(zhí)行的精度3。

3.1.2 傳感融合技術

傳感融合技術在工業(yè)機器人中的應用是保障智能化控制的重要基礎。通常情況下，會根據(jù)工業(yè)機器人的作業(yè)要求和作業(yè)特點在其系統(tǒng)內(nèi)部應用多個感知系統(tǒng)，以做到對周圍生產(chǎn)環(huán)境和各類生產(chǎn)信息的有效獲取，提高智能化控制動作的可靠性。尤其是侵入式生物傳感器可以通過對操作者情緒的判斷，來預判操作者接下來的行為，實現(xiàn)與操作人員的密切配合，保障生產(chǎn)作業(yè)的高效性?，F(xiàn)階段的工業(yè)制造流程趨于復雜化，且涉及的工種和作業(yè)環(huán)節(jié)也十分繁雜，在此種發(fā)展趨勢下，要求工業(yè)機器人具備較強的通用性。

3.1.3 路線規(guī)劃技術

目前來看，工業(yè)機器人應用中存在無法主動避讓障礙物的問題，前期所采取的技術措施是為工業(yè)機器人設置固定的導軌，使其在統(tǒng)一路線上行進，以達成避開周圍障礙物的目標。而實際上，工業(yè)生產(chǎn)的過程十分復雜，很難避免導軌上出現(xiàn)障礙物的現(xiàn)象，這便可能導致工業(yè)機器人與障礙物碰撞，造成工業(yè)機器人損壞或者行動受阻的問題?；诖祟悊栴}，需要加深對路線規(guī)劃技術的研究，通過在工業(yè)機器人中增設傳感器來自主判別周邊環(huán)境，根據(jù)周邊存在的障礙物自行進行路線規(guī)劃，但該項技術在我國的研究不夠深入，還未實現(xiàn)全面應用。

3.2 工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)技術的實踐應用

3.2.1 在焊接環(huán)節(jié)中的應用

在工業(yè)制造和生產(chǎn)領域中，焊接加工處理環(huán)節(jié)的作業(yè)壓力較大，采取人工焊接方式不僅會影響焊接效率，還會出現(xiàn)人工失誤，很可能對焊接工藝質(zhì)量構成影響。除此之外，焊接作業(yè)過程中可能會危及人體健康。因此，可以采用工業(yè)機器人代替人工進行焊接作業(yè)。目前來看，常見的焊接機器人主要包括點焊機器人、激光焊機器人以及弧焊機器人等。尤其是在汽車制造過程中，焊接施工的頻率較大，借助焊接機器人完成焊接作業(yè)不僅能夠保質(zhì)保量地完成焊接任務，還能確保焊接作業(yè)的規(guī)范性，避免其他外部因素對焊接質(zhì)量的影響。

3.2.2 在裝配環(huán)節(jié)中的應用

對于一些精密化的工業(yè)產(chǎn)品來說，在裝配作業(yè)中對裝配動作的可靠性提出了較高的要求。如果采取人工裝配方式，不僅會影響裝配精密度，還會降低裝配作業(yè)的效率。因此，需將裝配機器人作為裝配環(huán)節(jié)中的主要設施，通過智能控制手段和自動化控制手段來提供裝配動作的可靠性，可有效滿足汽車裝配等精密裝配作業(yè)的需求。

3.2.3 在工件噴涂環(huán)節(jié)中的應用

由于工業(yè)生產(chǎn)中所選用的各類噴涂漆料中涵蓋大量化學物質(zhì)，有很大一部分化學物質(zhì)嚴重威脅人體健康，如果作業(yè)人員長期從事噴涂作業(yè)，則很可能對其人體機能造成不利影響。此外，噴涂作業(yè)環(huán)節(jié)中存在作業(yè)強度大的特性，在早期的人工噴涂作業(yè)中，需要采取多班倒的方式才能在預期時間內(nèi)完成噴漆作業(yè)。而現(xiàn)階段，各類自動化生產(chǎn)技術的應用有效代替了人工噴涂作業(yè)，尤其是噴涂機器人的應用，有效解放了噴涂人員的雙手，并且可以保障噴涂漆料的均勻性。噴漆機器人多選用垂直多關節(jié)機器人，因其具備高效靈活的特性，除了可以滿足噴漆作業(yè)要求以外，在裝配、打包和焊接作業(yè)中也可適用，是我國工業(yè)機器人中銷量占比最高的一類，數(shù)據(jù)統(tǒng)計其銷量占比高達63%。目前在一些電網(wǎng)搭線作業(yè)中也借助了噴涂機器人完成絕緣材料噴涂操作，這在一定程度上提高了搭線作業(yè)安全性，降低了搭線作業(yè)的難度。

4 工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)技術應用需注重的事項

a.要做到對機器人的科學選型。工業(yè)機器人屬于多軸聯(lián)動機械，其系統(tǒng)組成較為復雜，主要包括機械手、編程器以及相關控制元件。在具體的生產(chǎn)線中的應用，需要對生產(chǎn)流程、生產(chǎn)環(huán)境、技術參數(shù)要求進行綜合考慮后，再選擇適宜的機器人類型，才能充分發(fā)揮工業(yè)機器人的生產(chǎn)作用，達成高產(chǎn)高效的目標。

b.要做到對工業(yè)機器人的科學養(yǎng)護。由于作業(yè)環(huán)境不同，工業(yè)機器人應用中需要面臨較為復雜的生產(chǎn)環(huán)境，且工業(yè)機器人本身的精密化程度較高，一旦發(fā)生故障問題很難在短時間內(nèi)得以修復，這無疑會影響工業(yè)生產(chǎn)的效率。針對此類問題，要結合工業(yè)機器人生產(chǎn)特性以及生產(chǎn)環(huán)境的不同，制訂合理的設備維護計劃，定期對機器人的控制參數(shù)進行調(diào)試，使其始終保持最佳控制狀態(tài)，這也可在一定程度上降低故障幾率，減少設備維修成本。

5 結語

就現(xiàn)階段的工業(yè)發(fā)展進程來看，工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應用已經(jīng)成為一種必然發(fā)展趨勢，也是推動工業(yè)生產(chǎn)智能化和自動化的有力手段。我國正處于“工業(yè)4.0”計劃實施的重要階段，有了信息技術、自動控制技術以及智能化技術的大力支持，實現(xiàn)工業(yè)自動化生產(chǎn)只是時間問題。部分工業(yè)生產(chǎn)廠家已經(jīng)逐步實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)的目標，這也意味著邁出了工業(yè)生產(chǎn)自動化改革的重要一步，在今后必將迎來更為廣闊的發(fā)展前景。

參考文獻：

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[4]韋香露.工業(yè)機器人在模壓刨花板自動修邊的應用[J].中國設備工程，2019（18）：143-144.

作者簡介：

楊光新，男，1988年生，工程師，研究方向為等速傳動軸制造工藝。