工业机器人在智能制造中的应用研究

2020-11-27刘振

商品与质量 2020年32期

刘振

安徽省产品质量监督检验研究院安徽合肥 230601

工业机器人是一种面向工业领域能够依照预设程序自动执行工作的机器装置，它有着多关节自由灵活的机械手，可依靠自身动力和控制能力来实现工业生产操作，具有安全、高效、自动化的优势，被广泛应用于智能制造领域。由于科学技术上的差距，目前我国智能领域在工业机器人应用上与西方发达国家仍存在不小的差距，明确问题所在，提出解决方案，对于智能制造行业的可持续发展有着积极意义。

1 在钢铁企业生产中的应用

第一，自动拆捆机器人。在冷轧带钢操作前，需对钢卷进行拆捆操作，人工操作需花费较多时间，该企业利用工业机器人替代工人，自动拆捆机器人可自动测量钢卷的捆带和卷边的位置，进行钢卷捆带剪裁，并将捆带压缩为最小尺寸，运输至废料斗中，提高生产效率。第二，自动取样机器人。在机组取样剪裁完成后，自动取样机器人可自动取出小车中的试样板，并在试样板上粘贴标签，将其运输至相应的料斗中。和人工操作相比，自动取样机器人的质量控制效果更强，工作效率更高。第三，自动贴标签机器人。在该钢铁企业的生产线中，钢卷打捆结束后，需由钢卷小车运输至贴标工位，自动贴标签机器人可根据控制系统传输的钢卷参数，自动完成标签的打印、拾取与粘贴操作，为保障粘贴的准确性，自动贴标签机器人可直接封锁钢卷小车，避免钢卷运动。在贴标签的过程中，贴标头可以真空方式，将标签取出，根据钢卷的直径和宽度，将标签置于钢卷中的指定贴标位置，由贴标头将标签压在钢卷表面，辊轮抚平标签，再返回待机位，将钢卷小车解锁，完成贴标操作。和人工操作相比，自动贴标签机器人的工作精度和效率更高。第四，无人化行车，在钢铁企业的传统生产中，行车需配置行车工人、库位工人，后者负责吊运计划单的识别，工作效率偏低。为提高生产效率，该钢铁企业利用工业机器人技术，引进无人化行车，通过计算机编程，设定转库吊运计划，自动完成钢卷吊运工作[1]。

2 在汽车企业生产中的应用

在零部件运输环节。工业机器人可自动完成汽车零部件的运输与装配工作，根据不同生产环节，可为工业机器人配置不同工具，保障零部件运输与装配的准确性，如法兰盘抓放工具等。第二在车体焊接环节。该汽车制造企业编制焊接工作运行程序，置于工业机器人系统中，为工业机器人配置相应的焊接工具，与传感器配合使用，自动完成车体焊接操作。和人工操作相比，焊接机器人的操作更为准确，且焊接机器人可根据车体焊接要求，完成人圆弧插补或直线插补等操作，提高焊接质量。第三在外车喷漆环节。在传统汽车喷漆环节，人工操作可能出现喷漆厚度不均等现象，影响产品外观质量。为工业机器人配置相应的喷漆工具与程序，可保障外车喷漆的一致性，并在喷漆结束后完成涂胶操作，提高生产效率。第四在整车装配环节。随着汽车制造技术的发展，制造企业使用的零部件越来越多，人工装配表现出精度低、效率低等问题[2]。

3 工业机器人在智能制造中的应用策略

3.1 加强人才培养

首先，教育部门可进一步完善自动化、机器人等专业的人才培养机制，加大在工业机器人领域的教育经费投入，为高校培养工业机器人研发设计人才提供保障。例如，某高校将自动化专业为基础，引进工业机器人相关知识，创新专业课程设置，添加《机器人研发与应用》、《智能制造》等课程，丰富自动化专业理论教学，深化学生对工业机器人的认识；组织学生到智能制造企业进行课程实践，了解工业机器人的生产现状，直观地分析工业机器人的构造，掌握机器人自动化控制与运行程序设计要点，培养学生的实践能力，为工业机器人的研发与应用培养更多优秀人才，提高国产工业机器人的研发水平[3]。

3.2 加强技术创新

就目前技术水平而言，虽然我国工业机器人研发在动作执行力方面与国际领先水平相差无几，但在工业机器人的功能、性能、系统集成化水平及运动精度等方面，仍存在较大差距，且工业机器人生产所用的大部分关键零件，仍需从国外进口。相关数据统计显示，在2018年，我国工业机器人的国产化率仅为30%，这在很大程度上阻碍了我国工业机器人的自主研发，不利于工业机器人在智能制造中的推广应用。针对该现状，政府部门需加大工业机器人研发技术的投入，以资金投入和政策扶持等手段，鼓励研发机构与各大高校，加强工业机器人研发技术的研究，对工业机器人伺服电机、减速机、控制软件及关键零部件进行自主研发，提高国产工业机器人的集成化水平，强化工业机器人的功能，使其满足智能制造企业的生产需求，缩短我国与世界领先水平的差异，为世界制造业发展贡献出中国力量[4]。

3.3 加强性能优化

目前我国工业机器人在制造企业中的应用集中于运输、焊接等环节，性能相对单一。为扩大工业机器人的应用广度，工业机器人的性能需不断优化，结合智能制造企业的生产需求，实现工业机器人在生产线的全覆盖，真正实现智能制造。例如，企业可将工业机器人中设置智能化识别功能，利用光谱图像识别技术，将外观存在瑕疵的产品剔除，实现产品验收环节的自动化；企业可将人工智能技术用于工业机器人中，提高工业机器人的操作精度与辅助性能，可将其拓展至产品设计环节，自动完成设计、质量评估与出图等操作；结合医疗设备应用要求，进行焊接工业机器人与穿刺机器人的研发，将工业机器人的应用领域从汽车、钢铁等行业，拓展至医疗、食品、建筑材料与电子等领域，推动行业的智能化、现代化发展[5]。