工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用研究

陳麗芳 本溪市機(jī)電工程學(xué)校

工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)發(fā)展及其應(yīng)用研究

陳麗芳 本溪市機(jī)電工程學(xué)校

伴隨著經(jīng)濟(jì)全球化的模式改變，制造業(yè)的格局也在發(fā)生著翻天覆地的變化，同時(shí)，勞動力成本在不斷的提高，大量的勞動密集型產(chǎn)業(yè)也在不斷的轉(zhuǎn)型與升級，對于美國以及一些發(fā)達(dá)國家的傳統(tǒng)制造行業(yè)給我國帶來了極大的反思，工業(yè)機(jī)器人由于其具有較高的工作效率和極強(qiáng)的穩(wěn)定性，且重復(fù)精度良好，可以在較為復(fù)雜惡劣的情況下進(jìn)行作業(yè)，由此便在眾多勞動密集型行業(yè)發(fā)揮著極大的重要作用，工業(yè)機(jī)器人的起源與發(fā)展經(jīng)歷了一系列的階段，同時(shí)，也在應(yīng)用領(lǐng)域中不斷的拓展。

機(jī)器人 工業(yè) 技術(shù)發(fā)展 應(yīng)用

1 工業(yè)機(jī)器人起源及發(fā)展

1938年3月第一次出現(xiàn)了搬運(yùn)機(jī)器人模型的報(bào)道，這款機(jī)器人是通過電動機(jī)來實(shí)現(xiàn)5個(gè)軸的運(yùn)動，在1954年，George Charles Devol申請了一款機(jī)器人的專利，這也是全球第一臺數(shù)字化可編程的現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人，通過液壓的驅(qū)動來進(jìn)行程序編譯，1969年Victor Scheinman發(fā)明了斯坦福機(jī)械臂，是6軸鉸接時(shí)機(jī)器人，可以在一定空間之內(nèi)使機(jī)械臂任意的進(jìn)行運(yùn)動，而不斷的發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人不斷的被研制，就目前來看，國際上領(lǐng)先的四大標(biāo)桿企業(yè)主要有瑞典ABB、德國KUKA、日本FANUC和日本安川電機(jī)，工業(yè)機(jī)器人的數(shù)量也在不斷的增加，領(lǐng)域也得到不斷的拓展。

2 工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)

工業(yè)機(jī)器人是朝著“高速、高精、重載、輕量化和智能化”的方向去發(fā)展，由此，工業(yè)機(jī)器人的特點(diǎn)主要有以下幾個(gè)：

（1）先進(jìn)制造技術(shù)于一體，是工業(yè)自動化高水平的體現(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人主要是通過對過程進(jìn)行實(shí)施和控制，優(yōu)化與調(diào)度，管理與決策，從而將精密化、柔性化、智能化與軟件應(yīng)用開發(fā)等一系列先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行結(jié)合，降低成本，增加產(chǎn)量。

（2）工業(yè)機(jī)器人通過精細(xì)的制造與加工，可以說是計(jì)算機(jī)與動力機(jī)械的一種延續(xù)，是數(shù)字化與自動，網(wǎng)絡(luò)化與智能化的重要結(jié)合手段。

（3）應(yīng)用領(lǐng)域廣泛。工業(yè)機(jī)器人在生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵設(shè)備可以用于制造、安裝、檢測等的各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)之中，其技術(shù)可以應(yīng)用到冶金、煙草、醫(yī)療、教育、汽車零部件等諸多領(lǐng)域及行業(yè)。

（4）工業(yè)機(jī)器人是多種交叉學(xué)科的融合，比如將工業(yè)機(jī)器人的控制技術(shù)、激光的加工技術(shù)、只能的測量技術(shù)等進(jìn)行一體化設(shè)計(jì)，是一種技術(shù)的綜合體。

3 工業(yè)機(jī)器人核心部件研制的關(guān)鍵技術(shù)

一般來說，工業(yè)機(jī)器人的核心部件主要有高精度減速機(jī)、電機(jī)和高精度伺服驅(qū)動器以及機(jī)器人控制系統(tǒng)三大部分。而這三部分核心部件研制的關(guān)鍵技術(shù)主要有以下幾種：

3.1 材料成型控制技術(shù)

RA減速機(jī)的減速齒輪必須需要具有非常強(qiáng)的耐磨性和高剛性才能確保精度精準(zhǔn)，因而對于材料的成型要求很高，尤其體現(xiàn)在對材料化學(xué)元素、含量、金相組織控制，以及超常規(guī)熱處理工藝方面。

3.2 精密裝配技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人的減速器要符合實(shí)際產(chǎn)品的裝配，需要精密度的裝配技術(shù)，且要配備精密的裝配夾具，才能確保RV的軸測斜為零，并且一定要具有額定的靜剛度。

3.3 快速響應(yīng)伺服控制技術(shù)

機(jī)器人的電機(jī)驅(qū)動機(jī)主要有位置環(huán)，速度環(huán)和電流環(huán)，機(jī)器人專用電機(jī)對力矩的變化相應(yīng)必須具有快速性，因而，驅(qū)動器的內(nèi)環(huán)深度控制是最主要的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)，要對內(nèi)部預(yù)測模型進(jìn)行閉環(huán)的優(yōu)化策略，這也是實(shí)現(xiàn)快速穩(wěn)定的伺服相應(yīng)的必備途徑。

3.4 在線參數(shù)自整定技術(shù)

這一技術(shù)主要可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)參數(shù)的辨識功能，通過在線參數(shù)的不斷優(yōu)化，來進(jìn)行辨識算法，這樣可以使伺服驅(qū)動器根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行判斷，來進(jìn)行智能的調(diào)整，滿足不同工作情況的需求。

4 工業(yè)機(jī)器人在制造業(yè)中的應(yīng)用

4.1 基于PAD示教的船舶焊接機(jī)器人

船舶行業(yè)的制造中有許多的焊接工作是需要人工進(jìn)行操作的，以焊接機(jī)器人來代替人工完成焊接是未來船舶焊接的主要發(fā)展方向，由于船舶的體積比較龐大，因而需要通過移動的焊接機(jī)器人來完成焊接的工作，當(dāng)進(jìn)行雙殼體船焊接的時(shí)候，結(jié)構(gòu)具有一定的特殊性，因?yàn)橹荒苡幸粋€(gè)封閉的結(jié)構(gòu)，且只能過一個(gè)人，里面有許多的煙等有毒氣體，這樣惡劣的環(huán)境之下，通過船舶焊接機(jī)器人便可順利完成。

4.2 白車身焊接機(jī)器人

白車身的生產(chǎn)是大批量的，且要高效率的，而且焊點(diǎn)多達(dá)4000——5000個(gè)之多，白車身焊接機(jī)器人正在朝著高度自動化的方向去發(fā)展，來完成大規(guī)模的定制生產(chǎn)線的發(fā)展，德國KUKA公司為奔馳、大眾、寶馬、福特等整車企業(yè)所研制的白車身焊接生產(chǎn)線，其生產(chǎn)線上的機(jī)器人占有率已經(jīng)高達(dá)98%以上，意大利COMAU公司在焊接生產(chǎn)線領(lǐng)域也是處于領(lǐng)先地位，其研制的焊接機(jī)器人可以同時(shí)處理4種以上的不同車型。

4.3 搬運(yùn)機(jī)器人

搬運(yùn)機(jī)器人在物流領(lǐng)域中發(fā)揮著重要的作用，物流行業(yè)是需要快速高效的進(jìn)行整個(gè)產(chǎn)品的搬運(yùn)，應(yīng)用于此領(lǐng)域的搬運(yùn)機(jī)器人則通常是六軸機(jī)器人或是四軸機(jī)器人，六軸機(jī)器人主要應(yīng)用于較為重的貨物搬運(yùn)，比如重型零部件的起吊、車身的轉(zhuǎn)動等，四軸機(jī)器人則由于軸數(shù)較少，運(yùn)動軌跡比較接近于直線，一般適用于高速的包裝和碼垛的工作。

除此之外，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用主要還有裝配和拆卸雙功能的機(jī)器人、打磨拋光機(jī)器人、移動式的工業(yè)機(jī)器人以及縫紉機(jī)器人等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用，并不斷的朝著更加智能化的方向發(fā)展。

[1]李瑞峰．中國工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化發(fā)展戰(zhàn)略［J］．航空制造技術(shù)，2010(09):32-38

陳麗芳（1969—）女，漢族，遼寧遼陽縣人，學(xué)歷，本科，高級講師，工作單位，本溪市機(jī)電工程學(xué)校，研究方向：機(jī)電技術(shù)應(yīng)用教學(xué)工作。