探究基于工业机器人的自动化生产线研究

徐永梅

摘 要：在科学技术不断发展中，工业机器人自动化生产已经成为了工业生产的重要发展趋势。特别是在PLC、传感器的到来，可以有效提升生产精度、质量、效率。工业机器人的出现改变了工业生产形式、方案，降低了人工劳动力投入量。基于此，本文首先提出工业机器背景与技术，进而探究工业机械人自动化生产线建设方案。

关键词：工业机器人;自动化;生产线;方案

高新技术产业的发展，为工业自动化生产提供了基础支持，特别是工业机器人的出现，实现了工业领域的进一步发展。高新技术具有高风险、高回报、高投入、技术性强等特点，工业机器人的使用是一种创新和突破，整个流程伴有风险。现如今，工业机器人虽然已经得到了应用，但没有发展到真正的智能程度，更多是以简单的机器人、机械手作为生产工具，智能化生产是大趋势。工业机器人自动化生产作为工业发展、提高生产效率、推动企业发展的重要手段，而如何完善工业机器人自动化生产线是需要重点关注的问题。

1 工业机器人构成

工业机器人是指面向工业领域的多关节机械手、高自由度的机械装置，整体包含了机器人主体、驱动系统、控制系统三部分构成。机械主体、执行机构，主要包括腕部、臀部、手臂等，部分工业机器人还设置了行走机构。大部分工业机器人都有3-6个运动自由度，腕部有1-3个运动自由度。驱动系统主要涵盖了动力系统、传动系统，可以让执行机构做出相应动作。控制系统是按照相关的输入程序对驱动系统、直行系统发出相关指令信号，并实现自动化控制。

2 工业机器人背景与技术

工业机器人的设计目的是为了提高生产力、解放劳动力、实现现代化操控，可以完成工业生产，是一种多轴联动机械装置。工业机器人借助网络技术、传感技术、机械技术，机器人动作，如抬、动、拿等均为自动化程序控制。根据工业生产的产品不同，工业机器人形态也不同，有的配备刀具，有的配备机械手。机器人的到来表明了人类利用自然力量的能力，其主要核心要素宝苦口材料、动力、控制。使用要求为：高生产率、工作空间广、占地面积小，结合车间生产工艺与产品要求，机械结构部位主要是采用高强度、耐腐蚀的不锈钢，尽可能加强机器人结构的集成度。工业机器人动力为电力驱动系统，这样机器人则可以更加快速、灵活的相应操作。工业机器人控制是通过计算机、PLC等实现操作，保证控制生产的精准度。

3 基于工业机器人的自动化生产线方案

工业机器人自动化生产线主要包括系统结构、控制系统、操控系统组成，其主要表现在：

3.1 系统结构设计

工业机器人是一个联动的复杂系统，主要包括傳感系统、伺服驱动系统、控制系统、操作机构组成。大体上可以划分为控制中心、本体机械结构、驱动装置。控制中心作为整个机器人的大脑，在计算机终端中存储整个系统操作流程，下达任务驱动机械结构运行。驱动机构是由传动系统、动力系统组成，根据系统下达的指令任务完成生产任务。机器人具有一定量的仿生部位，如手部、臀部、腕部以及行走部。当今工业机器人可以在三维空间展开各类的操作，可以实现自动操作、重复编程、防误操作等，因此成为了工业生产领域的发展趋势，能够按时、保质保量完成任务。其重要部件包括：

（1）传感装置。工业机器人的传感器数量非常多，包括动力传感器、视觉传感器、激光传感器等等，这些传感器可以采集工业生产信息，从而实现自动化生产、自动化定位、自动化跟踪、自动化生产等功能，所以传感器是实现自动化的前提，可以保证工业机器人作业能力、环境适应性。

（2）控制器。数字技术、软件技术作为工业机器人自动化生产的基础，在现代科学技术得支撑下，控制器性能在不同提升、发展，提高机器人控制的精准度，从而达成工业自动化生产要求。

（3）操作机。仿真设计、有限元分析、动态模型等技术实现了工业机器人系统的优化设计。

（4）网络通信。与网络连接可以让工业机器人运行更加自由、更加精准，具备网络化能力，进一步完善工业机器人标准化系统。

（5）并联机构。数控技术不断发展下衍生出了并联机构，是工业机器人长期发展所衍生出的新技术，有助于提升工业生产精度和高精度测量。并联结构在工业生产领域的应用十分广泛，为工业机器人技术集成化、智能化发展提供了技术支撑。

3.2 控制系统设计

在现代化工业生产当中，工业机器人自动化生产已经不是新鲜事物，而是在近二十年发展中不断完善，达到了可用性非常强的阶段。投入使用机器人生产，构建机械生产流水线。其中，工位设定精度决定了生产质量，同时工位也决定了操作系统、控制系统设计方案。如某汽车车架生产中，必须要根据其生产流程、生产组织设计。首先，要对车架焊接工艺、标准进行研究;其次，根据实际工艺标准总结焊缝和焊接点数量，确定车架焊接所需机器人数量和工位数量，从而满足焊接要求和焊接工艺标准，实现自动化操作系统编程。

在编程方面主要有两种形式，即示教器编程和软件离线编程。示教器编程主要是结合机器人运动轨迹、动作路径的一种编程语言，可以通过手动记录方法得到机器人运动点，一步一步记录信息，以编程流程为基准进行程序编程。软件离线编程是通过计算机完成编程，需要先进行建模和程序设计，由技术人员进行软件调试和试验，从而判定编程内容是否能够满足工业生产标准和使用要求。

3.3 自动化生产线操控系统

所谓的自动化操控就是将自动化生产设备、自动化技术应用到机械装置中，以机器人设备为核心，结合网络技术、信息技术以及其他的自动化生产装置，机器人的出现推动了工业生产进步，也是信息技术、数字技术、自动生产技术的集成。该项技术未来会朝向智能化方向发展，技术表现主要包括以下几点内容：

（1）远程控制方案。自动化生产借助通信技术、传感器技术、自动化技术可以实现远程操控，融合了网络技术、现代技术，对机器人设备远程操控，对整个生产线全方位的检测与监控，确保整个工业生产线的运行效率和质量。同时，远程控制方案还可以人工干预机械生产，有助于工业自动化调整、自动化控制。

（2）资源管理系统。资源管理系统就好比生产企业的仓库，负责连接企业和制造工艺资源，实现工业技术的更新和提升，可以实时监测生产技术，实现生产制造的信息化、自动化。再者，定位系统可以实现生产线的快速整定，打造更加完善的信息制造系统，提高生产线的安装精度、质量，让整个生产流程更加透明。该项技术可以让自动化管理朝向智能化管理方向发展，可以对不同生产环节进行处理和指导，可以更有效处理突发性、临时性问题。

（3）自动柔性管理技术。企业生产控制、管理流程非常复杂，这就需要有柔性自动化技术、控制一体化技术的支持。自动柔性管理技术可以进一步完善系统功能、系统结构模型，从而实现了系统开放性控制，保障信息管理无缝衔接，大部分工业机器人都会配备信息输入、信息输出模块，这样即可保障整个系统的可靠性，完成机械的便捷操作。如ABB工业机器人采用了DSQC651输入模块，整个模块中有8路输出、输入以及2路模拟量输出端口，每个端口都能够满足使用表霍尊，实现整个系统不同模块的可靠连接。近些年自动化生产技术发展速度非常快，已经实现了自动化焊装、喷涂、装配一体的生产线。如今我国机器人自动化生产技术还处在初期发展阶段，是设备、生产转型期，这就需要进一步加强机器人自动化的研究，从而满足工业生产需求。

4 结语

综上所述，随着我国科学技术不断发展，自动化技术已经成为了工业发展趋势，在这样的生产背景下，改变了以往的工艺生产方式，这对工业生产改革有着颠覆性改变。在工业生产水平不断提高的趋势下，工业生产对工业机器人自动化生产要求也进一步提升。增加了工业机器人使用数量，传统机器人会被逐渐淘汰，逐渐朝向智能化生产方向转变，不断推动现代化工业生产技术发展。

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