工業(yè)機器人與智能制造的融合，推動工業(yè)自動化更快發(fā)展

機器人替代人工生產(chǎn)是未來制造業(yè)重要的發(fā)展趨勢，是實現(xiàn)智能制造的基礎(chǔ)，也是未來實現(xiàn)工業(yè)自動化、數(shù)字化、智能化的保障，工業(yè)機器人將會成為智能制造中智能裝備的代表。工業(yè)機器人這幾年在智能制造業(yè)中表現(xiàn)突出，究竟有哪些優(yōu)勢?

1、工業(yè)機器人的概念

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器裝置，具有柔性好、自動化程度高、可編程性好、通用性強等特點。在工業(yè)領(lǐng)域中，工業(yè)機器人的應(yīng)用能夠代替人進行單調(diào)重復(fù)的生產(chǎn)作業(yè)，或是在危險惡劣環(huán)境中的加工操作。國際上，工業(yè)機器人的定義主要有如下兩種：

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義：工業(yè)機器人是一種具有自動控制的操作和移動功能，能完成各種作業(yè)的可編程操作機。

美國機器人協(xié)會(RIA)的定義：一種可以反復(fù)編程和多功能的，用來搬運材料、零件、工具的操作機;或者為了執(zhí)行不同的任務(wù)而具有可改變的和可編程的動作的專門系統(tǒng)。

在智能制造領(lǐng)域，工業(yè)機器人作為一種集多種先進技術(shù)于一體的自動化裝備，體現(xiàn)了現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的高效益、軟硬件結(jié)合等特點，成為柔性制造系統(tǒng)、自動化工廠、智能工廠等現(xiàn)代化制造系統(tǒng)的重要組成部分。機器人技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的機械制造模式，提高了制造生產(chǎn)效率，為機械制造業(yè)的智能化發(fā)展提供了技術(shù)保障;優(yōu)化了制造工藝流程，能夠構(gòu)建全自動智能生產(chǎn)線，為制造模塊化作業(yè)生產(chǎn)提供了良好的環(huán)境條件，滿足現(xiàn)代制造業(yè)的生產(chǎn)需要和發(fā)展需求。

2、工業(yè)機器人的結(jié)構(gòu)與功能

1)機械部分機械部分包括工業(yè)機器人的機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)。機械部分是工業(yè)機器人的基礎(chǔ)，其結(jié)構(gòu)決定了機器人的用途、性能和控制特性。

(1)機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)：即工業(yè)機器人的本體結(jié)構(gòu)，包括基座和執(zhí)行機構(gòu)，有些機器人還具有行走機構(gòu)，是機器人的主要承載體。機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的強度、剛度及穩(wěn)定性是機器人靈活運轉(zhuǎn)和精確定位的重要保證。

(2)驅(qū)動系統(tǒng):包括工業(yè)機器人動力裝置和傳動機構(gòu)，按動力源分為液壓、氣動、電動和混合動力驅(qū)動，其作用是提供機器人各部位、各關(guān)節(jié)動作的原動力，使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作。驅(qū)動系統(tǒng)可以與機械系統(tǒng)直接相連，也可通過同步帶、鏈條、齒輪、諧波傳動裝置等與機械系統(tǒng)間接相連。

2)傳感部分傳感部分包括工業(yè)機器人的感受系統(tǒng)和機器人-環(huán)境交互系統(tǒng)。傳感部分是工業(yè)機器人的信息來源，能夠獲取有效的外部和內(nèi)部信息來指導(dǎo)機器人的操作。

(1)感受系統(tǒng):是工業(yè)機器人獲取外界信息的主要窗口，機器人根據(jù)布置的各種傳感元件獲取周圍環(huán)境狀態(tài)信息，對結(jié)果進行分析處理后控制系統(tǒng)對執(zhí)行元件下達相應(yīng)的動作命令。感受系統(tǒng)通常由內(nèi)部傳感器模塊和外部傳感器模塊組成：內(nèi)部傳感器模塊用于檢測機器人自身狀態(tài);外部傳感器模塊用于檢測操作對象和作業(yè)環(huán)境。

(2)機器人-環(huán)境交互系統(tǒng):是工業(yè)機器人與外部環(huán)境中的設(shè)備進行相互聯(lián)系和協(xié)調(diào)的系統(tǒng)。在實際生產(chǎn)環(huán)境中，工業(yè)機器人通常與外部設(shè)備集成為一個功能單元。該系統(tǒng)幫助工業(yè)機器人與外部設(shè)備建立良好的交互渠道，能夠共同服務(wù)于生產(chǎn)需求。

3)控制部分控制部分包括工業(yè)機器人的人-機交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)?？刂撇糠质枪I(yè)機器人的核心，決定了生產(chǎn)過程的加工質(zhì)量和效率，便于操作人員及時準(zhǔn)確地獲取作業(yè)信息，按照加工需求對驅(qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號并進行控制。

(1)人-機交互系統(tǒng):是人與工業(yè)機器人進行信息交換的設(shè)備，主要包括指令給定裝置和信息顯示裝置。人-機交互技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)機器人的示教、監(jiān)控、仿真、離線編程和在線控制等方面，優(yōu)化了操作人員的操作體驗，提高了人機交互效率。

(2)控制系統(tǒng):是根據(jù)機器人的作業(yè)指令程序以及從傳感器反饋回來的信號，支配工業(yè)機器人的執(zhí)行機構(gòu)完成規(guī)定動作的系統(tǒng)?？刂葡到y(tǒng)可以根據(jù)是否具備信息反饋特征分為閉環(huán)控制系統(tǒng)和開環(huán)控制系統(tǒng);根據(jù)控制原理可分為程序控制系統(tǒng)、適應(yīng)性控制系統(tǒng)和人工智能控制系統(tǒng);根據(jù)控制運動的形式可分為點位控制系統(tǒng)和連續(xù)軌跡控制系統(tǒng)。

3、工業(yè)機器人在智能制造用的應(yīng)用優(yōu)勢

業(yè)機器人的應(yīng)用可提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本，制造企業(yè)可獲得更高的生產(chǎn)效益。

此外，在工業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)機器人可與不同數(shù)控機床連接，進行多種產(chǎn)品生產(chǎn)，為柔性生產(chǎn)線建設(shè)提供幫助。整個過程無需人工操作，工業(yè)機器人可24h進行工件生產(chǎn)，表現(xiàn)出生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品精度高、一致性強等優(yōu)勢。

既然工業(yè)機器人在智能制造中有如此大的優(yōu)勢，那么在實際應(yīng)用上表現(xiàn)如何?

4、工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用

在鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)中，工業(yè)機器人可以大展身手。第一，自動拆捆機器人可自動測量捆帶和卷邊的位置，進行剪裁，并將捆帶壓縮為最小尺寸，運輸至廢料斗中。第二，自動取樣機器人可以自動取出小車中的試樣板，并在試樣板上粘貼標(biāo)簽。有些流水線上還單獨使用了自動貼標(biāo)簽機器人，自動完成標(biāo)簽的打印、拾取與粘貼操作。當(dāng)然，最常見的還是無人化行車，通過計算機編程，可按照最短路線行駛，自動完成鋼卷吊裝、信息識別與存儲等操作，實現(xiàn)準(zhǔn)確定位、輕裝輕卸。

其實，工業(yè)機器人應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域就是汽車制造領(lǐng)域。如今，汽車制造的各個環(huán)節(jié)基本都由機器人完成主要工作，寶馬、大眾、東風(fēng)日產(chǎn)等等，都有它們固定的機器人供應(yīng)商，協(xié)助配合完成機器人部署。

重要的焊接環(huán)節(jié)中，工業(yè)機器人配置相應(yīng)的焊接工具，與傳感器配合使用，可以自動完成車體焊接操作，不僅減少了人工焊接高風(fēng)險的情況，而且和人工操作相比，焊接機器人作更為準(zhǔn)確。另外，在外車噴漆環(huán)節(jié)，工業(yè)機器人配置相應(yīng)的噴漆工具與程序，可保障外車噴漆的一致性，并在噴漆結(jié)束后完成涂膠操作，提高生產(chǎn)效率。最后，在整車裝配環(huán)節(jié)，往往是最復(fù)雜的。人工裝配精度低、效率低，在這一環(huán)節(jié)使用工業(yè)機器人，可根據(jù)內(nèi)置程序規(guī)范裝配汽車座椅、車窗、儀表等部件，保障裝配的精度。

5、工業(yè)機器人如何助力智能制造

首先也是最基礎(chǔ)的，就是加強人才培養(yǎng)，畢竟工業(yè)機器人屬于高新技術(shù)，專業(yè)人才較為稀缺，為保障工業(yè)機器人技術(shù)的深入研發(fā)，需加強人才培養(yǎng)，提供人才保障。教育部門可進一步完善機器人等專業(yè)，加大教育經(jīng)費投入。同時，企業(yè)需加強技術(shù)骨干的培養(yǎng)，定期組織技術(shù)人員到行業(yè)龍頭企業(yè)及先進企業(yè)學(xué)習(xí)經(jīng)驗，掌握工業(yè)機器人要點，結(jié)合生產(chǎn)實際，進行機器人的研發(fā)。

當(dāng)然，還有老生常談的技術(shù)創(chuàng)新，就目前技術(shù)水平而言，我國工業(yè)機器人研發(fā)在執(zhí)行力方面與國際領(lǐng)先水平相差無幾，但在工業(yè)機器人的功能、性能、系統(tǒng)集成化水平及運動精度等方面，仍存在較大差距。

最后，還要加強性能優(yōu)化，因為目前我國工業(yè)機器人在制造企業(yè)中的應(yīng)用集中于運輸、焊接等，性能相對比較單一。為擴大工業(yè)機器人應(yīng)用廣度，工業(yè)機器人需不斷優(yōu)化，結(jié)合智能制造相關(guān)企業(yè)的需求，實現(xiàn)機器人在生產(chǎn)線全覆蓋，真正去實現(xiàn)智能制造。

6、結(jié)論

工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用，可提高產(chǎn)品生產(chǎn)效益，建設(shè)柔性生產(chǎn)線，實現(xiàn)產(chǎn)品制造的智能化、高效化發(fā)展。為了增強工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用，需加強人才培養(yǎng)、技術(shù)創(chuàng)新與性能優(yōu)化等工作，加大工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用廣度與深度，推動智能制造的進一步發(fā)展。當(dāng)然，推進智能制造是一項復(fù)雜而龐大的系統(tǒng)工程，也是一件新生事物，這需要一個不斷探索、試錯的過程，難以一蹴而就，更不能急于求成。