工业机器人在冲压自动化生产线中的设计与应用

王雷

摘要

随着经济的飞速发展和科技的进步，社会大众对于工业产品的需求数量急剧上涨，工业化程度进入了增长最快的时代，传统的工业生产方式无法满足时代的需求和进步，工业机器人成为了时代的新兴产物，在冲压自动化生产线中，工业机器人的应用大大提高了产品质量，优化了生产结构，本文重点分析了工业机器人在冲压自动化生产线中的设计以及应用。

【关键词】工业机器人 冲压自动化 生产线

1工业机器人的概念及结构特征

在工业领域，多关节和多自由度的机械手己经深入到生产线之中，由就多自由度以及多关节的机械手执行机械装置生产和安装，通过程序化的设计以及执行让工业生产准确性和效率大大提高，同时工业机器人在工业生产中的应用充分解放了劳动力，代替人工完成单调、重复以及危险的工业操作，只要预先设定运转程序，机器人在生产线流转的时候就能够自动执行预先设计的工作，机械工程师只要事先设计和优化机器人的自动控制系统以及动力系统就可以丰富机械手的预定功能，增强机器人的控制指挥能力，提高工业生产的效率，也为人工智能时代的全面到来奠定良好的基础。

工业机器人的结构分为控制系统、主体结构以及驱动系统，其中机器人的主体结构指的是机械人的执行部件，也就是机器人的“身体”，多数的工业机器人是由1-3个自由度的腕部运动组成的，自由度越多，机器人能够实现的“加工”动作就越多。驱动系统指的是自由加工的动力结构以及冬传动机构，控制系统就是机械工程师智慧的结晶，事先做好程序编程以及功能设计，在实际生产的过程中，只要人工输入指令，机器人就能够完成命令。

在冲压自动化生产线上，工业机器人具有自动行走的功能，通过将数控机床伺服轴与遥控操作器连杆机构接连在一起，进一步模拟人类的感知系统实现工业的实体作业，有效降低工业生产的成本，将冲压自动化生产线上的工业机器人的柔性提高，使其能够替代人类完成更多高难度和危险的工业生产工作。

2工业机器人在冲压自动化生产线中的应用

2.1工业机器人在冲压自动化生产线中的拆垛系统运转

在拆垛单元，借助拆垛系统的磁性传送带、拆垛小车和自动涂油装置让处在不同位置的工业机器人能够完成导出式以及导入式的操作，导出式的操作将生产材料放在制定的位置，导入式的操作让工业机器人从拆垛机中取出材料放入到涂油机之中，为了便利工业机器人的操作，在拆垛小车上对材料进行涂油，消除冷轧钢板上的生产地滑移线，确保每一个板件的抗腐蚀能力以及润滑能力大大增强，有效增强板料的定位，快捷移动以及牢固，确保拆垛系统的运行结构。

2.2工业机器人在冲压自动化生产线中的控制系统应用

冲压自动化生产线中，控制系统是应用工业机器人的核心系统，只有确保控制系统的安全稳定运行，才能够做好各条工业生产线上的协调统一工作。控制系统是整个工业生产自动化体系中对技术先进性、系统完善性以及软件可靠性要求最高的系统，因此在冲压自动化生产系统中，监控系统的生产效率、自动化程度需要着重完善，重点从监控控制系统、连线控制系统以及安全防护控制系统入手，增强工业生产线流动的架构。

对于控制系统的物理层设计，将控制系统置于系统的基础层，包含了电机、检测、输入输出等等操作，所有的机械部件如何通过总线相连接，增强数据层之间的互连性，是在设计控制系统的数据采集以及数据处理的时候需要重点加强和完善的。

对于控制系统的数据层设计主要应用了总线技术，各个数据层之间的数据互相连接，进而构成相互依存的系统自动化架构，让控制系统与机器人的驱动系统实现本体链接，实现高效率的数据信息传输，完善系统控制的自动化功能。例如：控制系统内的文档管理模块，对机器人的动作、指令等等程序进行保存以及存储，主要保存在控制卡硬件上，以二字符指令集的形式存储。运动学分析模块，对工业机器人的关节运动角度进行计算，掌握机器加工的最佳位置以及姿态，就还可以计算出机器人各个关节的角度酒，用于检验工业机器人是否达到预先的要求。轨迹规划模块，输入机器人的基本运动形式，借助己经成型的指令程序进行插补，最终促使机器人实现自由的曲线运动。

2.3工业机器人在冲压自动化生产线中的安全系统设计

在冲压自动化生产线中应用工业机器人要确保生产流程的安全运转，确保工业机器人能够真正地替代人工完成生产作业。在冲压自动化生产线中，上位机的PLC能够借助总线技术对工业机器人的生产作业进行实时监控，在发现问题的时候第一时间发出报警信号，通知工作人员对生产线上的故障进行排查和维修，PLC系统主要是就使用Profibus总线，对工业机器人的安全区进行实时监控，并在日常的维修检验的时候进行及时的更新检查，维护工业机器人的各个部件运转，及时排查和预防故障，降低冲压自动化生产线运转的过程中失误发生的频率。

2.4工业机器人在冲压自动化生产线中的仿真系统设计

工业机器人为了能够在冲压自动化生产线中替代人工操作，其工作和运转的动作和程序必需与人类的施工操作具有一定的相似性，因此在强化对于自动生产线的仿真系统设计和校准显得尤为必要，在进行仿真系统校准的过程中，工业机器人可以通过模拟冲压生产线的环境对作业标准进行检验，在模拟的环境之中发现工业机器人的运转疏漏，及时调节工业机器人在冲压自动化生产线中的运营节奏，有效提高生产效率，并实际运转的过程中通过分析实施监督得到的数据，做好离线调试，模拟机器人的动作模式以及运行路线，做到实时调整，降低和缩短工业机器人的调试时间以及工作过程中失误发生的概率，让冲压自动化系统的安全性得到有效的提升，系统运转的稳定性也满足工业自动化生产的需求。

3总结

工业机器人这一新兴产物运用到自动化生产线之中，有效缓解了工业生产与时代需求之间的矛盾，大大提升了工业生产以及加工的效率，让冲压自动化生产线的运行效率有所提升，替代人工单调、重复的低效劳动，提高工业生产的精密化，让工业生产的质量以及经济效益不断提升，有效推動社会经济朝着智能化的方向发展，为人工智能时代的全面到来做好准备，推动工业产业的结构转型。

参考文献

[1]陈立新，郭文彦.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].机械工程与自动化，2010（03）：133-135.

[2]陈立新，郭文彦.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[D].山东科技大学，2012.endprint