工业机器人在制造业中的应用

汪永超 唐浩

摘 要：在现代化的工业生产中，自动化成为发展的必然趋势，工业机器人在制造业中的应用正式步入自动化的标志。在工业机器人的发展历程中经历了很多曲折的过程，但是日益发展的工业机器人技术给生产力带来了极大的提高，所以说大力鼓励工业机器人应用于制造业是十分有必要的。

关键词：工业机器人；制造业；应用

随着现代科技的不断发展，工业机器人技术也实现了巨大的飞跃，从原先的手动操作发展到半自动化操作，直到现在基本实现了全自动化的程序化操作。工业机器人是由原来的多关节机械手或者是能够作为一种具有足够自由度的工具，逐步融入现在自动化和智能化实际理念，实现了机电一体化的高级可操作性的制造业不可或缺的“劳动力”。而且就目前的发展趋势来看，还会向着更加高级的方向发展，也就是工业机器人会在以后的制造业中占据更加重要的地位，应用也越来越广泛。

1 工业机器人的发展

1.1 机械结构

在现代制造业中使用的机器人已经基本实现了程序的半自动化操作，也就是只需要操作人员输入正确的运行代码，工业机器人就可以准确的完成对应的生产任务。在工业机器人的发展初期，它的设计理念来源于模仿人类的手臂，再加入固定结构和驱动系统，使用适合的材料对工作部位进行设计，就形成了简单的原始机器人；后来，随着使用要求的不断提高和人类设计理念的不断创新加入了执行系统和智能化、自动化的操作系统。现在正在投入使用的一般有3～6个自由度，通常情况下腕部机器人有1～3个运动自由度；动力装置和传动结构组成机器人的驱动系统；操作系统负责执行设计者编入的确定运行程序，通过输入、输出信号进行控制。

1.2 理论建设

虽然工业机器人的工作程序相对简单，但是设计所需要涉及的学科知识既有大学的基础课包括应用力学基础、线性代数、机械设备基础等，也包括许多大学专业必修课，例如机械原理、机械设计、机电一体化、自动化理论基础等。而且在机械设备的悬臂式机器人还用到运动学、动力学、工业机器人样本的物理参数设计，以及操作轨迹的规划、操作方法的控制方式与技术理论方法。在前沿的科研实验任务重，工业机器人也担任重要的攻坚任务，例如深海内的科研任务，在初步的登月计划上所用的先进机器人也是有工业机器人发展来的。

2 在制造业中的实际应用

2.1 工业机器人应用在传统制造业

在传统的制造业中，由于技术水平的限制存在危险和恶劣环境的工作，同时也会经常出现一些单调乏味、复杂冗长的机械式作业，在这些人们所不喜欢的工作中应用工业机器人是一个一举两得的方法。益处之一是解脱了在这些环境中苦苦挣扎的人类工作者，对于没有神经的钢铁工作中不会出现懈怠情绪；益处之二是工业机器人的工作效率和操作准确度比容易受环境影响的人类工作者高的多。这主要表现在许多危险环境的工作，例如高压、热处理或者有毒物料搬运等。当下在传统制造业中使用最多的就是焊接机器人的使用，大大提高了工作效率，还极大地保障了工人的安全。在与传统人力人工劳动力相比，工业机器人的优势越来越大，在智能信息化和新材料不断应用下，在较小的工作空间里就能实现较高灵活性的复杂工艺操作，这在以前是不能想象的，而且工业机器人已经实现了多品种、小批量的生产，制造业公司老板也对这些不休假、不受傷、不停工作的“钢铁战士”越来越喜欢，但是，受此大环境的影响，一些原本靠人力的行业开始大量裁员，例如纺织业、造纸业等，造成了大量的劳动力提前退休，也是有一定的社会弊端的，需要进行论证的看问题。

2.2 工业机器人应用在现代制造业

工业机器人在现代制造业中的应用尤其表现在石油化工、冶金采矿和航空航天、医药生化等高科技行业，以及一些常见的日用品洗衣清洁等服务行业。尤其常见的就是水下机器人和高压线机器人，以前海底种植是一件很费劲的事，自从水下机器人问世以后，海地种植变得简单易操作而且省时省力；对于电力公司来说巡线也是一件比较辛苦的工作，高压机器人的使用让这项工作变得安全省时，在地面操作机器人比亲身爬上去检修确实方便很多。航空航天行业的机器人最为高新科技，经过一批批专业科学家的多年钻研通力合作发明的智能机器人，基本实现了科学家在地球上就可以控制在宇宙中或其他星球上的工业机器人完成收集和科研任务。在食品医药行业，卫生生产的环境要求比较高，为了减少人为因素对产品质量的影响，因此高卫生规格和高操作精准度的工业机器人可以大展身手，既能满足行业对生产环境的规定，又能在一定程度上提高生产效率。

3 工业机器人的未来

二十一世纪，科学技术日新月异，各种新材料应用于实践生产中，世界各国也将机器人技术列入未来重要的发展领域，尤其是计算机网络技术以及电子科技的进步，结合机械操作提高机器人的可操作性和操作精度，实现机器人的全自动化指日可待。使用工业机器人虽然使一部分人失去了工作，可是从企业家和依然在职的员工方面来看，都是有很大益处的。对于企业家来说，高效率低成本的生产才是实现利润最大化的最直接的方式，对于在职员工来说，工业机器人可以代替工人进行体力劳动，也是值得庆幸的，退一步来说，企业裁员优胜劣汰，这对于全体员工都是一种变相的鼓励，逆水行舟不进则退，在现代社会里，必须保持这样的警惕。对于企业自身来说，逐步提高的产品的质量和产量，对于全体员工都是一种肯定，都是自身价值的实现。

4 结论

制造业对工业机器人的需求本身就是新的市场点，尤其是具有智能化的高科技工业机器人，随之性能多元化的发展，生产水平不断提高，实现标准化全自动机器人的生产模式是企业的不断追求，对于操作可靠性、稳定性的提高是制造工业机器人的不断追求。多功能机器人的开发也是一个新的方向，可以同时具备多功能工艺操作可以促进工业机器人在制造业中的使用。

参考文献：

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[2] 徐方.工业机器人产业现状与发展[J].机器人技术与应用，2007（05）：2-4.

[3] 王田苗，陶永.我国工业机器人技术现状与产业化发展战略[J].机械工程学报，2014（09）：1-13.

作者简介：汪永超（1991-），男，湖北天门人，研究方向：机械电子技术。