工業機器人

    工業機器人是面向工業領域的多關節機械手或多自由度的機器裝置,它能自動執行工作,是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮,也可以按照預先編排的程序運行,現代的工業機器人還可以根據人工智能技術制定的原則綱領行動。


   在汽車生產中, 工業機器人占著重要地位 ,工業機器人能夠自主動作 ,廣泛應用到不同生產環節 ,其常配有機械手、刀具等其他便于裝配的生產工具。方便快捷進行生產 ,同時可以代替在低溫、高溫、有毒等惡劣環境下的工作 ,代替人完成繁重、單調重復的生產 ,保證了產品質量 ,提高了生產效率。


一、機器人的主要應用


    通常情況下 ,工業機器人在汽車生產中扮演著裝配工、操作工、焊接工等角色 ,主要應用有焊接、涂膠、弧焊、噴涂等。機器人的主要特點有以下幾點。


1)能在惡劣的環境下代替人生產 ,尤其是在危險的軍事領域和核工業領域的工作中 ,減小了安全隱患 ,例如 ,核工業生產設備中的檢驗和維修機器人。


2)人類對未知領域探索所用到的機器人 ,或者只有機器人才能工作的行業 ,例如航天衛星回收時所用的操作臂 ,深海采礦和打撈的海洋采撈機器人。


3)自動化領域生產所用機器人主要體現在機床、下料、點焊和噴漆上 ,在電氣汽車制造等方面都有著重要影響。


4)節約人力和提高企業市場競爭力 ,在生產中可以保證產品的準確性、可靠性和一致性。在汽車生產中應用有以下幾點體現。


    1)焊接機器人。點焊機器人主要負責汽車生產的點焊作業 ,多在焊接車體薄板件時使用 ,據統計 ,一輛汽車車身約有3000-4000 個焊點。其中有 60% 是點焊機器人負責 ,尤其是在大批量汽車生產線上 ,所用點焊機器人數量能達到 150 多臺。手工焊接對工作人員有很大傷害 ,并不能保證焊接質量。機器人工作性能體現于安裝面積小 ,工作空間大 ,在保證定位高精度(±0.25 mm)下 ,可以小節距的實現多點定位 ,持重力可達到 490-980 N,示教簡單 ,同時保證了焊接節點質量。


    2)弧焊機器人?;『笝C器人多數應用在多塊金屬連續結合處的焊縫工藝 ,可以完成自動送絲 ,熔化電極并能在氣體保護條件下進行焊接 ,其應用范圍很廣 ,同時 ,弧焊機器人應包括焊接復配裝置系統。


    弧焊機器人的生產性能要求主要體現在焊槍跟蹤時的焊道運動 ,要不斷填充金屬以形成焊道 ,同時還要保證運動時速度軌跡和穩定性。通常焊接速度范圍為 5-50 mm/s,運動軌跡約取±(0.2 ~ 0.5)mm。為縮小焊槍姿態對焊縫質量的影響 ,應擴大焊槍的可調范圍。


    3)裝配機器人。據統計 ,裝配勞動量在產品生產勞動量中占 50%-60% 的比例 ,在嚴格要求的生產車間要求更高 ,多的能達到 70%-80%,尤其是現代汽車對零件的精度和速度有著越來越高的要求 ,小到車門、儀表盤、車燈等 ,大到汽車發動機等裝配工作 ,機器人都能勝任 ,同時相比較一般機器人而言 ,裝配機器人有著精度高、柔性好、工作空間小、能和其他相關系統或設備配合使用等特點 ,大大提高了裝配效率。用裝配機器人完成自動化裝配已成為必然。


    4)噴漆機器人。噴漆機器人主要完成汽車車體外表面的噴漆 ,家電產品和汽車所用塑料制品 ,影響著汽車的整體效果。噴漆機器人在使用環境和動作要求上的特點有 :工作環境中含有易燃易爆的噴漆劑蒸汽 ;在沿軌跡高速運行點便為作業點 ;多數噴漆機器人都是被搭載在傳送帶上 ,實現移動噴漆。機器人在汽車生產中的應用除以上幾點外 ,還有搬運機器人、涂膠機器人、液體物質填充加機器人等。相關數據顯示 ,機器人在汽車生產應用中不同生產環節中占的比例不同 :弧焊占其 16%、物料搬運 占其 13%、點焊占其 15%、組裝占其 22%、噴漆、沖壓、鑄造各占其 3%、此外還有上料卸料、拋光打磨、檢測等均沾 15% 左右。由此可見機器人在汽車生產中的重要性。


二、機器人在汽車生產中存在的問題


    目前 ,機器人在汽車應用多 ,導致出現的問題也有很多 ,例如 ,標準繁多 ,不同廠家生產設備的搭配和通訊困難 ;電氣設備中不同元件受到不同溫度、濕度等環境影響 ,出現故障 ;機器人傷害到人等問題 ,其中涉及到技術性問題主要有以下幾點。


1)位置偏移后重新示教。在焊接機器人在進行焊接作業時,如果受到外力碰撞發生位置偏移 ,必須要在線示教后方可運行 ,此過程會占用大量的生產時間 ,同時還會出現意外情況。此類機器人在今后的發展中 ,如果采用先進的智能計算機動態仿真 ,將會大大提高其工作水平。


2)機器人焊縫跟蹤。焊縫跟蹤是反映焊縫質量的重要環節。示教在線型機器人在工作中 ,若焊縫發生細微變化而沒有及時跟蹤反饋將會影響焊縫質量。有效的運用新型智能技術 ,動態跟蹤焊縫質量將對焊縫的可靠性和穩定性有所保障。在要求較高的自動化焊接生產線上 ,可以使用靈活的機器人攜帶專業的檢測裝置對焊縫檢測 ,還可對其進行離線編制和示教等。


3)機器人與生產設備障礙物發生碰撞。機器人在工作中會和工作設備和工位等障礙物發生碰撞 ,尤其是現代企業的工作空間狹小 ,設備眾多的情況下 ,出現這種現象的主要原因是機器人缺乏信息交換。當前一般采用外部I/O信號來實現信息交換,其檢測只是以其中一個點來測量 ,即在某一工序中通過交換信號來確定是否要進行下一步工作 ,并非在一個區域中持續檢測各個環節的狀態。檢測不徹底難免會致使機器人在的運動軌跡發生錯位或者其信號不正常交換后 ,情況失控。


三、工業機器人的發展和相關問題的應對措施


    我國工業機器人發展的時間相對較短 ,在今后的發展中 ,可以優化以下幾點。


1)對機器人內部控制系統的控制語言和保證其正常運行的操縱模塊進行優化。


2)對機器人相互通信的借口進行統一。


3)提高機器人的自我保護。


4)對人和機器人之間進行和諧調配。


    在汽車生產中,工業機器人的應用會越來越多 ,在質量、效率、數量、安全方面都有著很大的提高 ,在生產中暴露的相關問題也會增多 ,有效地對機器人進行研發和優化將會使機器人發展的道路更加寬敞。


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