浅谈工业机器人的发展及液晶面板生产中的应用

郦婷　朱宏燕

摘 要：随着人们日常生活中液晶产品的使用越来越多，对视听感受的要求不断提高，液晶行业也随之不断发展。在液晶面板生产时由于对于产品的质量以及高精度的要求，使得工业机器人在液晶面板制造业中得以大量应用，在其生产中发挥了重要的作用。国内工业机器人的发展及研发应用推动了我国的制造业取得了重大的进步，助力我国的制造业高速健康地发展。

关键词：工业机器人；自动化；液晶面板

中图分类号：TP242.2 文献标识码：A 文章编号：1004-7344（2018）32-0319-01

引 言

1959年美国发明家乔治·德沃尔（George Devol）与约瑟夫·恩格尔伯格（JosephF·Engelberger）联手制造出了世界上第一台工业机器人。工业机器人是机器人学中的一个分支，指的是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人，可以接受人的指挥进行操作，也可以按照事先编排写入的程序进行操作运行，甚至可以根据人工智能技术所制定的规则进行运行。

1 工业机器人的构造

工业机器人由设备主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。设备主体指的机器底座以及动作执行机构，包括机械臂、机械关节和机械手，部分机器人还设置有走行机构。驱动系统包含动力装置及传动机构，用来驱动动作执行机构进行各个动作。控制系统则是按事先编辑输入的运行程序对驱动系统和动作执行机构输出动作指令及控制讯号。

工业机器人有以下特点：将数控机台的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接，机械手臂的动作经预先编程输入后，该系统便可以脱离人的操作而独立运行。在机器人示教作业时，机械手臂按照顺序经过作业任务的各个点位，预设的点位信息同时记录在控制器的储存器内。机器人正常运行作业时，各个轴关节在伺服电机的驱动下，依次再现运行经过各个点位，这类技术特征被称为“可编程”和“示教再现”。

2 国内工业机器人的发展

国内的工业机器人于1972年开始正式研发。70年代初期，当时世界科技发展取得一个又一个里程碑，人类在太空探索事业上的突破性发展。在这种历史背景下，劳动力显得日益短缺，从而工业机器人的应用在世界范围内掀起了高潮。

进入80年代，在国际高科技技术浪潮的冲击下，伴随着我国的改革开放进程，国内的机器人技术的研发受到了政府的重视与支持。紧盯世界机器人行业的技术前沿，“七五”期间开展了对工业机器人以及重要零部件的技术攻关，以及“863计划”的实施，取得了多项科研成果。

到了90年代，国民经济的蓬勃发展，在经济体制的改革和科学技术进步的浪潮下，国内的工业机器人在制造业中的实践运用大踏步地向前迈进，在汽车制造装配、码头包装码垛等行业成功地研发并应用了一批工业机器人。进入21世纪，国内工业机器人产业持续飞速发展。在此期间，虽然我国在隧道掘进、装配自动化等相关技术领域取得了较大进展。但和国际同行相比，差距依旧明显，还需要瞄准国际高新技术发展方向，结合自身发展需求，研发攻克工业机器人的核心技术。

3 液晶面板制造业中工业机器人的应用

工业机器人应用方式主要有两种：一是单体机器人工作单元，二是带机器人的生产线。生产线以机器人为核心，更好地适应了当前制造业多品种化、小批量的柔性生产发展趋势，因而具有更强劲生命力和广阔的市场发展前景。

彩色滤光片乃至整个液晶面板制造业生产线上常采用的工业机器人有两种：一种为直角坐标型机器人，另一种为多关节型机器人。以我司六代线彩色滤光片生产现场为例，直角坐标型机器人主要应用在产线各制程设备间的连线，主要为三协四轴机器人。三协的四轴机器人有R、X、θ、Z四个轴控制。现场三协四轴机器人共有110多台，担当着彩色滤光片基板搬送的主要力量，在每道制程，上下游设备衔接处都会安装有三协四轴机器人负责基板的传送。经过设备调机阶段的示教，确保基板的取放精度，取放节拍的准确，在保证质量的情况下大大提高了产量，实现基板搬送自动化。现场的多关节型机器人则主要应用在拆包线（UNPACK）、捆包线（PACK）以及ITO溅镀制程，主要为安川六轴机器人及KUKA六轴机器人。六轴机器人则有S、L、U、R、B、T六个轴控制机器人的动作，安川六轴机器人以及KUKA六轴机器人，按照生产前的示教，精准的再现取放动作、运动轨迹，保证了拆包投料、捆包、溅镀制程Carrier取放基板的顺利实现。现场的机器人都可根据不同的生产需求以及实际工作状况的变化，更改设备的运行点位，以对应生产，充分体现了机器人“可编程”、“示教再现”的技术功能特点。

在南京中电熊猫8.5代液晶面板生产线，现场有超过500台机器人，几乎覆盖了液晶面板生产的每一道制程工序。在生产现场洁净度要求超高的液晶面板生产车间，通过大量地应用工业机器人，在显著提升生产效率的同时，产品的质量方面也取得了显著成效。中电熊猫集团电子装备制造公司，在项目筹备期间便配备了强大的研发团队，攻克掌握了机器人核心技术，根据高世代液晶面板生产线的实际生产需求，研发和生产出了与每一道制程工艺环节相匹配的工業机器人，因此产线所有的机器人全部都拥有自主知识产权。

4 结 语

本文通过对工业机器人的发展历程介绍，结合我国工业机器人行业的发展及应用，简述了目前液晶面板制造业中工业机器人的应用方式及现状。当前的全球化大环境下，中国制造业目前正面临着与国际接轨、参与国际分工的巨大挑战，此时国内发展工业机器人行业则需要更多的参考国际上相关的先进经验，同时政府可给与国产机器人的研发与应用提供更多的经济、政策方面的支持。国内企业在采购工业机器人时不能一味盲目追求进口，应该结合自身企业需求进行综合的评估，立足国产。牢牢抓住这一历史机遇，充分利用机器人技术来提升我国制造工业发展的水平，实现“制造业大国”向“制造业强国”的转变。

参考文献

[1]蔡自兴.机器人学[M].北京：清华大学出出版社，2009，6.

[2]马 光，申桂英.工业机器人的现状及发展趋势[J].组合机床与自动化加工技术，2002（3）：48～51.

收稿日期：2018-9-14

作者简介：郦 婷（1983-），女，工程师，主要从事生产技术管理工作。