工业机器人

    工业机器人是面向工业领域的多关节机械 手或多自由度的机器装置 , 它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能  的一种机器 。  它可以接受人类指挥  ,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定 的原则纲领行动  。


   在汽车生产中, 工业机器人占着重要地位  ,工业机器人能够自主动作   ,广泛应用到不同生产环节  ,其常配有机械手、刀具等其他便于装配的生产工具。方便快捷进行生产 ,同时可以代替在低温、高温、有毒等恶劣环境下 的工作 ,代替人完成繁重  、单调重复 的生产  ,保证了产品质量  ,提高了生产效率 。


一、机器人 的主要应用


    通常情况下  ,工业机器人在汽车生产中扮演着装配工 、操作工 、焊接工等角色  ,主要应用有焊接 、涂胶、弧焊、喷涂等  。机器人 的主要特点有以下几点。


1)能在恶劣的环境下代替人生产 ,尤其是在危险的军事领域和核工业领域  的工作中 ,减 小了安全隐患 ,例如 ,核工业生产设备中 的检验和维修机器人。


2)人类对未知领域探索所用到 的机器人 ,或者只有机器人才能工作  的行业  ,例如航天卫星回收时所用的操作臂 ,深海采矿和打捞 的海洋采捞机器人 。


3)自动化领域生产所用机器人主要体现在机床  、下料 、点焊和喷漆上 ,在电气汽车制造等方面都有着重要影响 。


4)节约人力和提高企业市场竞争力 ,在生产中可以保证产品 的准确性 、可靠性和一致性。在汽车生产中应用有以下几点体现 。


    1)焊接机器人 。点焊机器人主要负责汽车生产 的点焊作业  ,多在焊接车体薄板件时使用 ,据统计  ,一辆汽车车身约有3000-4000 个焊点。其中有 60% 是点焊机器人负责 ,尤其是在大批量汽车生产线上  ,所用点焊机器人数量能达到 150 多台 。  手工焊接对工作人员有很大伤害  ,并不能保证焊接质量  。机器人工作性能体现于安装面积小 ,工作空间大 ,在保证定位高精度(±0.25 mm)下   ,可以小节距 的实现多点定位 ,持重力可达到 490-980 N ,示教简单 ,同时保证了焊接节点质量  。


    2)弧焊机器人。弧焊机器人多数应用在多块金属连续结合处的焊缝工艺 ,可以完成自动送丝 ,熔化电极并能在气体保护条件下进行焊接 ,其应用范围很广 ,同时  ,弧焊机器人应包括焊接复配装置系统。


    弧焊机器人  的生产性能要求主要体现在焊枪跟踪时 的焊道运动  ,要不断填充金属以形成焊道 ,同时还要保证运动时速度轨迹和稳定性  。通常焊接速度范围为 5-50 mm/s ,运动轨迹约取±(0.2 ~ 0.5)mm 。为缩 小焊枪姿态对焊缝质量的影响 ,应扩大焊枪的可调范围 。


    3)装配机器人 。据统计 ,装配劳动量在产品生产劳动量中占 50%-60%  的比例   ,在严格要求 的生产车间要求更高 ,多的能达到 70%-80% ,尤其是现代汽车对零件的精度和速度有着越来越高 的要求  , 小到车门 、仪表盘、车灯等 ,大到汽车发动机等装配工作 ,机器人都能胜任 ,同时相比较一般机器人而言 ,装配机器人有着精度高  、柔性好 、工作空间 小  、能和其他相关系统或设备配合使用等特点 ,大大提高了装配效率  。用装配机器人完成自动化装配已成为必然 。


    4)喷漆机器人。喷漆机器人主要完成汽车车体外表面 的喷漆  ,家电产品和汽车所用塑料制品  ,影响着汽车 的整体效果 。喷漆机器人在使用环境和动作要求上的特点有 :工作环境中含有易燃易爆 的喷漆剂蒸汽 ;在沿轨迹高速运行点便为作业点 ;多数喷漆机器人都是被搭载在传送带上  ,实现移动喷漆。机器人在汽车生产中的应用除以上几点外  ,还有搬运机器人、涂胶机器人 、液体物质填充加机器人等。相关数据显示  ,机器人在汽车生产应用中不同生产环节中占的比例不同  :弧焊占其 16% 、物料搬运 占其 13% 、点焊占其 15%、组装占其 22%、喷漆、冲压、铸造各占其 3%、此外还有上料卸料 、抛光打磨 、检测等均沾 15% 左右 。由此可见机器人在汽车生产中  的重要性 。


二 、机器人在汽车生产中存在的问题


    目前  ,机器人在汽车应用多 ,导致出现 的问题也有很多 ,例如  ,标准繁多  ,不同厂家生产设备的搭配和通讯困难 ;电气设备中不同元件受到不同温度 、湿度等环境影响  ,出现故障 ;机器人伤害到人等问题   ,其中涉及到技术性问题主要有以下几点 。


1)位置偏移后重新示教 。在焊接机器人在进行焊接作业时,如果受到外力碰撞发生位置偏移  ,必须要在线示教后方可运行 ,此过程会占用大量 的生产时间 ,同时还会出现意外情况。此类机器人在今后的发展中   ,如果采用先进 的智能计算机动态仿真 ,将会大大提高其工作水平  。


2)机器人焊缝跟踪。焊缝跟踪是反映焊缝质量的重要环节 。示教在线型机器人在工作中  ,若焊缝发生细微变化而没有及时跟踪反馈将会影响焊缝质量。有效 的运用新型智能技术 ,动态跟踪焊缝质量将对焊缝 的可靠性和稳定性有所保障。在要求较高的自动化焊接生产线上 ,可以使用灵活的机器人携带专业 的检测装置对焊缝检测 ,还可对其进行离线编制和示教等。


3)机器人与生产设备障碍物发生碰撞。机器人在工作中会和工作设备和工位等障碍物发生碰撞 ,尤其是现代企业 的工作空间狭小   ,设备众多的情况下 ,出现这种现象的主要原因是机器人缺乏信息交换 。当前一般采用外部I/O信号来实现信息交换  ,其检测只是以其中一个点来测量  ,即在某一工序中通过交换信号来确定是否要进行下一步工作  ,并非在一个区域中持续检测各个环节 的状态。检测不彻底难免会致使机器人在的运动轨迹发生错位或者其信号不正常交换后  ,情况失控。


三  、工业机器人 的发展和相关问题的应对措施


     我国工业机器人发展 的时间相对较短 ,在今后的发展中 ,可以优化以下几点 。


1)对机器人内部控制系统  的控制语言和保证其正常运行的操纵模块进行优化 。


2)对机器人相互通信的借口进行统一 。


3)提高机器人的自我保护 。


4)对人和机器人之间进行和谐调配 。


    在汽车生产中 ,工业机器人 的应用会越来越多  ,在质量  、效率  、数量 、安全方面都有着很大的提高 ,在生产中暴露  的相关问题也会增多  ,有效地对机器人进行研发和优化将会使机器人发展的道路更加宽敞。


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