王會芝

（太原學(xué)院，山西 太原 030032）

近年來，在全球信息化浪潮的推動下，我國的經(jīng)濟技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。其中，工業(yè)制造行業(yè)向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速，且在不斷地壯大[1]。我國是一個農(nóng)業(yè)大國，想要發(fā)展成為一個制造業(yè)大國，就需要不斷創(chuàng)新制造技術(shù)并培養(yǎng)專業(yè)人才。工業(yè)機器人相關(guān)行業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新，是我國制造行業(yè)轉(zhuǎn)型的重要特點之一，也是我國制造行業(yè)未來發(fā)展的趨勢。為了使“中國制造”向集成化、自動化、智能化方向發(fā)展，需要把工業(yè)機器人這樣的智能制造技術(shù)應(yīng)用于制造行業(yè)領(lǐng)域，并強化對工業(yè)制造業(yè)人才的培養(yǎng)，提升工業(yè)機器人制造業(yè)的技術(shù)研發(fā)能力，才能真正做到科技興國，也才能更好地促進我國自動化工業(yè)制造的智能化發(fā)展與進步。

1 工業(yè)制造機器人概述

工業(yè)制造機器人是一種專用于工業(yè)制造領(lǐng)域的、具有多功能的、能夠驅(qū)動的、機械式智能化裝置[2]。這種裝置能夠通過簡單的驅(qū)動，實現(xiàn)非人為干預(yù)（或是半人為干預(yù)）自動化任務(wù)的執(zhí)行。工業(yè)制造機器人的主要工作原理是通過人工控制和自身機械動力相結(jié)合來實現(xiàn)操作。工業(yè)機器人的自動控制，是借用計算機語言模擬人腦，自動發(fā)出行為控制指令來實現(xiàn)的。因此，工業(yè)制造機器人簡單的日常操作，實際上就是程序的匯編與自動化應(yīng)用。工業(yè)制造機器人的加入，使得工業(yè)加工的速度更快，運行效率更高[3]。與此同時，工業(yè)機器人自動控制系統(tǒng)通過對數(shù)據(jù)的輸入和輸出，能夠更加靈活地控制工業(yè)制造生產(chǎn)加工步驟，提高工業(yè)制造行業(yè)自動化處理的水平。

2 工業(yè)機器人的特點

相比于人類的頭腦，工業(yè)機器人無法像人類大腦那樣，按照神經(jīng)系統(tǒng)的指揮支配和調(diào)節(jié)身體全部關(guān)節(jié)的各項功能[4]。工業(yè)機器人的大腦實際上就是一個控制器，設(shè)計者通過自動控制程序的編寫和安裝，實現(xiàn)機器人全部可能的操作。工業(yè)機器人沒有思維，無法自主進行思考，也沒有大腦，無法自主實現(xiàn)任何簡單的操作，但卻可以無條件地按照指示操作。從實踐應(yīng)用的角度來說，工業(yè)機器人具有靈活度高和工業(yè)生產(chǎn)工作效率高的優(yōu)點。

2.1 靈活度高

工業(yè)機器人所做的任何一個操作都是通過相關(guān)參數(shù)的設(shè)定和具體的指令提示來實現(xiàn)的。工業(yè)機器人的身體與人體的結(jié)構(gòu)有所不同，工業(yè)機器人的身體是指它自己的結(jié)構(gòu)形態(tài)[5]。不同的工業(yè)行業(yè)所需要的機器人不同，其形態(tài)設(shè)計并不相同。當前，國內(nèi)工業(yè)產(chǎn)業(yè)部門常見的工業(yè)機器人是擁有機械臂的，并且可以進行簡單移動操作的機器人。其主要的工作，包括智能化工業(yè)制造和簡單的運輸搬運等。按照工作性質(zhì)的不同，目前廣泛使用的工業(yè)機器人有焊接機器人、運輸機器人、汽車制造機器人、餐飲服務(wù)機器人等。這些機器人在生產(chǎn)工作中，只要操作人員進行簡單的數(shù)據(jù)輸入和調(diào)整，就可以迅速投入到工作生產(chǎn)中，相較于傳統(tǒng)的機床式加工技術(shù)，應(yīng)用靈活度更高。

2.2 生產(chǎn)效率高

工業(yè)機器人的主要技術(shù)優(yōu)勢是可以把人從手工勞動中解放出來，在提高工業(yè)生產(chǎn)加工工作效率的同時，給人們的工作生活帶來更大的方便[6]。以運輸機器人為例，當進行中、大型工業(yè)設(shè)備的搬運時，采用傳統(tǒng)的人工搬運方式，對工人來說是一項高強度的工作內(nèi)容，不僅會降低工作效率，還容易造成人員或者設(shè)備的損傷。工業(yè)運輸機器人則不同，它可以在長時間工作的前提下，承載大體積的元器件，不會感到勞累，也不會出現(xiàn)超負荷工作的問題，只要有足夠的電量，工業(yè)運輸機器人就能夠?qū)崿F(xiàn)不間斷的工作狀態(tài)。

2.3 工業(yè)機器人的優(yōu)勢

從安全的角度來分析，工業(yè)機器人在結(jié)構(gòu)設(shè)計上更加具有精密性和安全性。同時，它可以獨立地進行故障預(yù)警檢測和簡單故障處理[7]。由于其運算精度比較高，所以能夠有效地降低設(shè)備產(chǎn)生故障的概率，并預(yù)防由故障造成的人員傷害。同時，工業(yè)機器人對外在環(huán)境要求不高，可以被分配到一些比較偏遠的地方，或者是人工操作難以實現(xiàn)的工作項目中。

工業(yè)機器人代替人類工作，能夠給人類的生活與生產(chǎn)帶來更大的方便。同時，也能夠有效地減少手工操作給人類帶來的艱辛與壓力，并且能夠有效提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性和可靠性，降低勞動強度。因此，工業(yè)機器人的使用，將會是工業(yè)技術(shù)革命成功的一個體現(xiàn)。

3 工業(yè)機器人在汽車生產(chǎn)制造行業(yè)中的應(yīng)用

在我國的汽車生產(chǎn)制造行業(yè)中，工業(yè)機器人的應(yīng)用十分廣泛。具體來說，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括搬運、噴涂、焊接、裝配、驗收等高勞動力工作范疇。

3.1 工業(yè)機器人應(yīng)用于搬運

由于汽車制造業(yè)中的自動化機床都非常沉重，汽車的零部件也存在一定的超重，因此，在進行機床工件裝卸和汽車零部件組合的過程中，很難采用人工的方式來工作，人工勞力在強壓下工作困難，很難實現(xiàn)迅速準確的工件裝卸。與此同時，工業(yè)機器人能夠準確地抓起所需的零部件，并且在不損壞零部件的基礎(chǔ)上，對零部件進行精準移動。工業(yè)機器人的高效搬運能力，有效減少了人工操作帶來的不便，提高了汽車生產(chǎn)與加工制造的速度和效率。

汽車行業(yè)工業(yè)機器人的工作過程中，機器人完全根據(jù)用戶端提供的指令進行操作。因此，可以在汽車生產(chǎn)過程中按照不同的工件形態(tài)和工件重量，對同一個機器人施加不同的工作指令，比如，當機器人舉起較沉重的配件時，對機器人施加工作指令，要求它放緩位移速度，并運用數(shù)學(xué)計算方法計算最短位移長度，有效節(jié)約機器人的運作時間，提高工業(yè)機器人的運作效率。而當機器人舉起比較輕的物體時，對機器人施加另一類型的指令，讓工業(yè)機器人以較快的速度實現(xiàn)工業(yè)部件的移位。工作指令的選擇與修改，能夠保證工業(yè)機器人很好地完成搬運工作，使搬運工作在質(zhì)量和效率上都得到提高[8]。

3.2 工業(yè)機器人應(yīng)用于焊接

在汽車工業(yè)技術(shù)中，應(yīng)用工業(yè)機器人最多的地方就是焊接。其中，以點焊技術(shù)和弧焊技術(shù)為主。由于汽車制造過程繁雜，每臺汽車上有4 000個以上的焊點，這些焊點如果由人工完成，需要耗費大量的人力，并且浪費極長的生產(chǎn)加工時間。而如果把這些工作轉(zhuǎn)交給工業(yè)機器人，點焊工業(yè)機器人可以在精準控制的情況下實現(xiàn)高速作業(yè)，確保汽車點焊的效率，同時還能夠有效提高汽車設(shè)備的加工速度。在實施弧焊操作的時候，有弧焊機器人，它通過設(shè)置的工作路徑，進行工業(yè)汽車制造輔助焊接，其焊接質(zhì)量和效果相較于人工操作來說，精細了很多[9]。

3.3 工業(yè)機器人應(yīng)用于噴涂

在汽車制造工藝中，有大量的噴涂工作。其中，包括車身材料和零部件材料的噴涂。工業(yè)制造機器人可以通過自動化程序的設(shè)置，進行車身表面勻稱、快速的噴涂。同時，工業(yè)噴涂機器人能夠準確地計算噴涂部位圖像信息，使得噴涂的實際誤差更小，標準尺寸更加精細化。而且如果汽車制造過程中的噴涂部分出現(xiàn)工藝問題，也可以用工業(yè)噴涂機器人計算改進的思路和方法。

3.4 工業(yè)機器人應(yīng)用于裝配

在汽車的整體裝配工作中，與其他的工業(yè)機器人相比，汽車專用裝配機器人具有更高的專業(yè)化水平，其工作的準確程度也更高。同時，汽車專用裝配機器人能夠適應(yīng)不同的工作環(huán)境，也能夠根據(jù)任務(wù)需求的增加而完成更多的工作目標。近年來，隨著我國汽車制造產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，汽車的各種零部件被大量地生產(chǎn)出來，很多零部件體積小巧，功能復(fù)雜，單純的人工裝配在精準度方面很難滿足汽車裝配的標準化要求，而且需要大量的時間。而汽車專用裝配機器人能夠更精準地進行汽車配件的裝配，比如，車座電池裝配、汽車車燈裝配、汽車車窗裝配、儀表裝置分配與安裝等。在安裝過程中，汽車專用裝配機器人能夠有效地降低安裝時潛在的誤差系數(shù)，使汽車零部件安裝起來的整體性更好。同時，汽車專用裝配機器人的速度是人工無法媲美的，細小零部件的裝配，人工操作非常難以進行，但對于汽車專用裝配機器人而言，是極為簡單的一個操作步驟，完全沒有難度。

3.5 工業(yè)機器人應(yīng)用于驗收

工業(yè)汽車制造完成之后，需要對汽車的各個零部件、整體的焊接工作以及外部的噴漆進行整體驗收。在汽車真正投入汽車銷售大市場之前，對其性能安全系數(shù)和質(zhì)量水平進行科學(xué)驗收非常重要，也非常有意義。由于汽車安全性能檢驗是一項危險系數(shù)非常高的工作，所以在驗收的過程中，應(yīng)盡量減少人力的投入，避免由于人工操作而引發(fā)的意外事故。因此，使用工業(yè)機器人進行出廠前驗收非常適合。工業(yè)機器人在汽車出廠前驗收中，主要完成兩大工作。第一項工作是檢測汽車的控制功能，也就是檢查汽車是否能夠按照指定要求，進行自動控制，在這一步驟中，工業(yè)機器人需要負責完成碰撞測試。當機器人被碰撞之后，能夠看到汽車受到外力沖擊之后會發(fā)生的反應(yīng)，從而確定汽車的控制安全性。第二項工作是檢測汽車的圖像傳感功能，圖像傳感功能能夠宏觀控制汽車運作過程，當汽車內(nèi)部受到?jīng)_擊后，會把自身對應(yīng)的狀態(tài)傳輸給圖像傳感器，并能夠把指定的圖像一并傳遞給驗收機器人。汽車驗收機器人通過對汽車傳輸?shù)男畔⑦M行整合分析，并針對汽車潛在的問題進行系統(tǒng)調(diào)整，從而實現(xiàn)出廠前汽車在安全性方面的提升。

4 提高工業(yè)機器人智能制造水平的措施

由于我國在信息技術(shù)方面的發(fā)展起步較晚，且有關(guān)人工智能的應(yīng)用研究都集中在近十幾年內(nèi)，因此，相對于西方發(fā)達國家而言，我國的工業(yè)智能機器人生產(chǎn)與開發(fā)體系還存在著一定的不足，工業(yè)機器人生產(chǎn)所用的一些比較重要的關(guān)鍵零部件，還需要通過從國外進口。針對我國當前智能生產(chǎn)制造行業(yè)的發(fā)展趨勢，通過多元化手段進行工業(yè)機器人的研發(fā)與改進，具有重要的意義。

4.1 強化科技創(chuàng)新技術(shù)能力

針對當前我國智能機器人生產(chǎn)制造中潛在的問題，國家相關(guān)部門加大了對工業(yè)機器人的研發(fā)力度以及資金投入[10]。在技術(shù)水平方面，組建起了大量的智能機器人專業(yè)技術(shù)研發(fā)團隊和智能機器人維護保養(yǎng)團隊。從硬件和軟件兩大方面入手，提高我國工業(yè)機器人的制造能力，從而進一步促進我國的工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)全方位發(fā)展。

4.2 培養(yǎng)高技能專業(yè)人才

相較于其他行業(yè)而言，工業(yè)機器人的智能生產(chǎn)屬于高新技術(shù)，其專業(yè)門檻非常高，對人才的專業(yè)性和技術(shù)性要求也極高[11]。因此，如果想要加強對工業(yè)機器人的生產(chǎn)與研發(fā)，提高工業(yè)機器人的智能性，就需要通過各種手段，多方位地培養(yǎng)出高素質(zhì)的專業(yè)化人才。為了更好地培養(yǎng)這些專業(yè)人才，需要通過校企結(jié)合的方式，把高校的自動化和機器人等相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)機制與我國的機器人生產(chǎn)加工制造企業(yè)，在技術(shù)上進行有機結(jié)合。把高校中的研發(fā)能力投入到工業(yè)生產(chǎn)之中，為工業(yè)智能化機器人的研發(fā)與再設(shè)計提供更強有力的技術(shù)支持。

5 結(jié)語

自動化技術(shù)發(fā)展的大趨勢，使得工業(yè)智能制造成為當代社會經(jīng)濟發(fā)展的新要求與新目標[12]。工業(yè)機械機器人的智能化應(yīng)用，能夠滿足我國各類工業(yè)生產(chǎn)與加工行業(yè)的市場需求，提高我國工業(yè)制造技術(shù)和自動控制技術(shù)的智能化發(fā)展速度?？梢灶A(yù)見，未來我國的智能制造技術(shù)，以工業(yè)機器人為代表，將會更好地應(yīng)用于人們的日常生活和生產(chǎn)之中。工業(yè)機器人的智能化研究與應(yīng)用，工業(yè)機器人設(shè)計專業(yè)人才在人工智能領(lǐng)域的創(chuàng)新和探索，將會為國有企業(yè)智能制造水平的提高提供更強大的技術(shù)支撐。工業(yè)機器人制造行業(yè)的高新技術(shù)，能夠提高我國制造行業(yè)的市場競爭力，并更好地促進我國制造行業(yè)的發(fā)展與進步。