工业机器人的技术发展及其应用

摘 要：工业机器人是机器人的一种。它可以仿造人类的操作，自动重复编程、控制等完成各种机电一体化的循环作业。它是广泛应用于现代制造业的自动化装备，对稳定提高自动化产品的质量和生产效率、节省劳动力具有重要作用。实现现代化建设，工业机器人只是一个起步，将来必将蓬勃发展。高科技不仅对制造业，还会对军事、经济等方面产生重大影响。

关键词：工业机器人；发展现状；实际应用

引言

随着国民经济与机器人技术的快速发展，机器人在我国工业化发展过程中的地位越来越重要。工业机器人可以在机械加工、焊接、运输、装配、喷涂等各个领域完成相应的工作，甚至也逐渐开始应用于医疗卫生与家政服务等方面。目前，应用最为广泛的主要是工业机器人，工业机器人具有高精度、高负载、高效率、可靠性强等一系列优点。工业机器人对提高产品质量和优化产品生产过程等方面具有非常重要的作用，是当前工业生产中较为重要的技术之一。

1工业机器人技术概述以及发展原因

1.1工业机器人技术概述

工业机器人技术是一种仿人操作，通过计算机编程，可以实现自动控制，在三维空间内完成各种作业，实现机电一体化以及生产设备的自动化，达到批量生产，提高产品质量与生产效率的目的。调查研究发现，工业机器人主要是由操作机、驱动系统、控制器、检测传感装置等构成，具有显著的优势，首先，可以实现自动化生产，提高生产效率与质量，降低人为误差，提高生产的标准性以及生产质量；其次，可以提高产品的更新换代速度，提高产品质量，增加产品的多样化，促进产品的发展。机器人技术是一种综合型技术，包括计算机技术、信息和传感技术、控制技术以及机构学等，除此之外，还涵盖了仿生学、人工智能以及传感技术等，发挥了重要的作用，不夸张的说，机器人应用情况是一个国家发展的重要标志，代表了国家的科技发展状况，工业机器人技术是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

1.2工业机器人技术发展原因

工业机器人技术发展的原因主要体现在以下几个方面，第一，可以安排机器人做一些人不愿意做或者无法做的事情，例如，面对一些危险事情，抗震救灾，在一些危险地段救人等，面对一些恶劣环境，如高温、有害、有毒环境等，还有一些人类工作效率低，容易受到伤害的工作，如汽车生产工作等，一方面，人的工作效率很低，工作质量不佳，另一方面，人容易受到磕碰损伤，产生危险。由此可见，安排机器人做一些人不愿意做或者无法做的事十分重要，是发展工业机器人的主要原因；第二，对未知的探索，随着科技的不断发展，信息技术发展迅速，对未知领域的探索成为发展的关键，在一些未知的，不确定的内容上，如对太空的认识，无法将人送上去，以免产生危险，只能将机器送上天，利用其收集数据，探索外太空。

2工业机器人在实际中的应用研究

对于工业机器人在工业生产中的应用，其不仅能够完成单一作业，同时还能够通过多台工业机器人的合作实现复杂工作内容。

2.1 喷涂机器人

喷涂机器人作为特殊工业机器人，具有以下特点（1）轨迹灵活，位置控制精确，涂膜厚度均匀：（2）容易操作和维护可以离线编程，大大缩短了现场调试时间；（3）柔性大，适用范围广；（4）设备的利用率高。在国外机器人喷涂已经成为一项比较成熟的技术，已有三十多的研究和发展历史。目前国外尤以喷枪的建模分析和轨迹优化的研究居多。国内的喷涂机器人近年来也有了长足的发展，国内的哈尔滨工业大学、上海交通大学、天津大学、南京理工大学等高校都都开发出了喷涂机器人，但未形成批量生产的能力。国内的喷涂机器人研究成果主要集中在两个方面：（1）喷涂机器人的构型、运动学和动力分析。（2）喷涂机器人的轨迹规划和运动仿真等问题。

2.2白车身焊接机器人

白车身焊接是汽车制造中的一个重要环节，对整个车的质量起决定性作用。对于白车身的生产，其一般情况下需要大概70个左右的焊接工序，焊接点超过4000个，为了提高生产效率，当前的白车身焊接工作正在逐渐向着自动化生产的方向发展，像德国的KU-KA公司，其为大众和奔驰等多个汽车企业提供了自动化白车身焊接工艺生产线，其中超过95%的生产线都是由工业机器人组成的。

2.3机器人自动化装配线

对于自动化装配线，其在大多数的流水线生产作业内容都是由应用较为广泛的工业机器人完成的，在进行自动化装配时，机器人能够根据机械手臂的运动情况分為旋转关节型和直角坐标型等多种装配机器人，对于垂直多关节型装配机器人，其在运行过程中有6个自由度。因此，其在进行工作时能够实现任意一定的工作姿势，而对于直角坐标装配机器人，其在生产的过程中操作较为简单，大部分应用在零件的移送等简单操作中。对于平面关节型装配机器人，其是一种精密度较高的装配机器人，在工作过程中具有速度快和柔性好等特点，因此，这一机器人在工业生产中的应用也是最为广泛的。然后是双臂装配机器人，这一机器人在进行工作时能够实现较为复杂的装配动作，性能要更强于传统的单臂装配机器人，在当前的国际双臂机器人研究中，其正在逐渐解决运动轨迹和双臂之间的协调控制等问题，像日本的MOTOMAN系列，这一机器人目前已经能够投入到正常的生产中。由于双臂装配机器人在使用时大部分是应用在较为复杂的工序中，因此，该机器人目前并没有在工业生产中得到普及，大部分应用是在一些高精细尖端产业中。

2.4搬运机器人

在制造业中，企业为了能够提高自身的生产效率，其一般情况下会采用高效的物流线来对整个产品进行包装和搬运等操作，这样一方面能够提高生产效率，同时还能减少工作作业劳动强度，降低企业的生产成本。对于搬运机器人，其一般采用的是串联机器人，主要是六轴和四轴这两种机器人，对于六轴机器人，其在制造业中主要是应用在重物搬运工作中，像重型夹具和车身的转动等。而对于四轴机器人，其本身结构中的轴数量较少，因此，其运动轨迹相对较为简单，一般情况下只能进行直线运动，但其运动速度却较高，对此，这种机器人在工业生产中比较适用于高速包装等工序中。

2.5 协作机器人

每年都会有工人因为机器人运行误伤的情况。而“人机协作”机器人功耗很低，不易对人产生伤害，可以和人一起完成一些轻量化的工作。“人机协作”机器人本身体积较小，每个轴采用的马达功率都是低于80W的；并且采用内骨骼设计方式，外面包裹了软质材料，就算碰到人时不容易产生伤害。从安全性的角度为人机互动提供了安全保障。 伴随着3C行业机器换人的快速发展，协作机器人呈现高速增长态势。2014年前后，ABB、FUNAC、安川等国外著名机器人企业纷纷推出了各自的协作机器人产品。

结语

目前，机器人的发展趋势非常的迅猛，机器人可以替代人类去从事高危险的工作，减轻了人类的劳动强度。对于我国的发展而言，工业机器人起步较晚，我国正处于工业化进程的关键时期，将来的高强度、高危险行业的工人数量将会急剧的下降，机器人将会迎来新的“春天”，所以机器人仍拥有巨大的发展空间。同时，由于我国各机器人制造厂商对于机器人的研发与金钱投资的不同，在我国机器人市场上的竞争也会愈演愈烈，这最终也会促进我国工业机器人技术的发展。

参考文献：

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