工業(yè)裝配機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用分析

姚金 馮靜 陳麗城 尤忍堂 張曉斐

【摘 要】最近這幾年我國(guó)的制造技術(shù)在不斷的發(fā)展并轉(zhuǎn)型，制造領(lǐng)域當(dāng)中的智能化程度也在不斷的提升，這也使得生產(chǎn)的需求和生產(chǎn)力不斷提高。工業(yè)機(jī)器人是最近這幾年普遍應(yīng)用到生產(chǎn)當(dāng)中的一種新型技術(shù)，在應(yīng)用的過(guò)程中可以有效提升整體的生產(chǎn)效益，降低了生產(chǎn)成本，它能夠確保企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最大化。本文簡(jiǎn)單對(duì)工業(yè)裝配機(jī)器人的技術(shù)進(jìn)行相關(guān)的分析和研究，并研究工業(yè)裝配機(jī)器人的應(yīng)用，以期待能夠?yàn)橄嚓P(guān)的工作領(lǐng)域提供科學(xué)的依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)裝配機(jī)器人;技術(shù)研究;應(yīng)用分析

0.引言

企業(yè)的裝配工作要花費(fèi)大量的人力、物力和財(cái)力，這在某種程度上會(huì)加重企業(yè)的生產(chǎn)成本。還有數(shù)據(jù)研究表明，在工業(yè)產(chǎn)品進(jìn)行生產(chǎn)的時(shí)候裝配的工作量大約占生產(chǎn)總量的50%以上，而且有很多場(chǎng)合的比例相對(duì)更高。電子類的工廠當(dāng)中裝配工作量能超過(guò)80%，如果通過(guò)手工裝配，技術(shù)含量較低，而且動(dòng)作重復(fù)還容易產(chǎn)生一定的失誤。所以隨著勞動(dòng)力成本的提高，現(xiàn)代化制造業(yè)也在不斷的進(jìn)行更新和換代，通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行工業(yè)的裝配開(kāi)始越來(lái)越廣泛，特別是機(jī)器人的觸覺(jué)和視覺(jué)系統(tǒng)的完善，也使得很多精密儀器的工業(yè)裝配變得更加的可靠。所以在這種背景下分析工業(yè)機(jī)器人的裝配技術(shù)和相關(guān)應(yīng)用則十分必要。

1.通工業(yè)機(jī)型進(jìn)行工業(yè)裝配的優(yōu)點(diǎn)

在進(jìn)行工業(yè)裝配過(guò)程中，通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行裝配的優(yōu)點(diǎn)眾多，其中最為突出的優(yōu)點(diǎn)就是能夠提升裝配的工業(yè)效率，并保證裝備質(zhì)量的穩(wěn)定性，對(duì)很多簡(jiǎn)單且重復(fù)的裝配任務(wù)都可以通過(guò)機(jī)器人來(lái)完成，提升了裝配的安全性和可靠性，可以有效降低錯(cuò)誤的發(fā)生幾率。進(jìn)行綜合性歸納可以看出，和人工裝配進(jìn)行比較，通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行裝配能夠提升整體的生產(chǎn)效率，使得原來(lái)裝配的單一、枯燥和繁重的體力勞動(dòng)改變成為機(jī)器作業(yè)的形式，大大的解放了生產(chǎn)力[1]。而且通過(guò)機(jī)器人進(jìn)行工業(yè)裝配能夠具有較高的重復(fù)定位精度和裝配精度，這種裝配具有良好裝備質(zhì)量和穩(wěn)定性，因?yàn)闄C(jī)器人進(jìn)行裝配的工作時(shí)間循環(huán)較短，工作節(jié)拍緊湊，所以其操作速度相對(duì)較快。為有效的對(duì)裝配的產(chǎn)品對(duì)象和節(jié)拍進(jìn)行改善，只需要對(duì)末端執(zhí)行裝置等少數(shù)硬件進(jìn)行改善，調(diào)整控制軟件就能夠得以實(shí)現(xiàn)，因此具有良好的生產(chǎn)柔性。通過(guò)機(jī)器人裝配還能夠有效替代人工工時(shí)的危險(xiǎn)環(huán)境下所產(chǎn)生的不良后果，對(duì)人工作業(yè)的條件能夠極大的加以改善。

2.工業(yè)裝備機(jī)器人的末端執(zhí)行裝置分析

裝配機(jī)器人的末端執(zhí)行裝置對(duì)裝配機(jī)器人而言是十分重要的機(jī)械部件，在這個(gè)過(guò)程中，其實(shí)現(xiàn)的工作效能相對(duì)較多，能夠進(jìn)行相關(guān)工件的安裝或工具的掌握，同時(shí)也能夠?qū)⑵渥鳛橐环N可以移動(dòng)的工具。在具體的常見(jiàn)裝配工作過(guò)程中，裝配的執(zhí)行器存在吸附的，也存在有鉗夾的、專用的和組合的，需要根據(jù)具體的工作環(huán)境來(lái)進(jìn)行確定和合理的選擇。

鉗夾的末端執(zhí)行裝置是相關(guān)裝配機(jī)器人當(dāng)中比較常用的一種裝置，一般通過(guò)采用氣動(dòng)或者伺服電動(dòng)作為驅(qū)動(dòng)裝置，同時(shí)可以在避風(fēng)的環(huán)境當(dāng)中對(duì)傳感器進(jìn)行控制，有效的實(shí)現(xiàn)了準(zhǔn)確的抓握和控制等各項(xiàng)工作，還能實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)信號(hào)源的反應(yīng)，這樣就能夠?qū)τ诟鱾€(gè)重量做出反饋，實(shí)現(xiàn)過(guò)濾的大小和反應(yīng)的靈敏性。

吸附的沒(méi)得執(zhí)行裝置主要分為替代鉗式的手抓夾取輕小部件，也可以吸附夾鉗式的手抓夾取不方便的零部件，這種末端裝置被廣泛的應(yīng)用在一些輕小零部件的裝配和特殊的裝配場(chǎng)合當(dāng)中[2]。

組合式的末端執(zhí)行裝置是現(xiàn)如今相對(duì)較為流行的一端執(zhí)行裝置，其能夠在大部分的裝配作業(yè)當(dāng)中來(lái)進(jìn)行工作，通過(guò)相關(guān)的組合來(lái)獲得單獨(dú)手抓優(yōu)勢(shì)，這種末端執(zhí)行裝置的靈活性較高，所以能夠應(yīng)用于機(jī)器人需要相互配合的場(chǎng)合之下，工作的時(shí)候能夠提升時(shí)間的效率。

專用手抓的執(zhí)行裝置屬于一種針對(duì)特殊場(chǎng)合裝配而設(shè)計(jì)的末端執(zhí)行裝置，比如帶有磁力的末端執(zhí)行裝置或者專門應(yīng)用于對(duì)螺釘螺栓進(jìn)行裝配的執(zhí)行裝置。

3.工業(yè)裝配機(jī)器人的控制系統(tǒng)分析

工業(yè)裝配機(jī)器人具有較高的重復(fù)定位精度和較高的裝配精度，為有效的實(shí)現(xiàn)較高的生產(chǎn)效率就需要要求裝配機(jī)器人和其他機(jī)器人相比具有更高的速度和加速度。所以工作的過(guò)程中裝配機(jī)器人需要對(duì)精度進(jìn)行準(zhǔn)確的控制，控制系統(tǒng)可以使工業(yè)裝配機(jī)器人具有更高的速度。離線編程技術(shù)的應(yīng)用可以有效的保證工業(yè)裝配機(jī)器人在仿真試驗(yàn)程序當(dāng)中實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)軌跡，它能夠通過(guò)直線電機(jī)和相配套的高分辨率編碼器來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)單元的構(gòu)成，工作的過(guò)程中可以使得裝配機(jī)器人有比普通伺服電機(jī)裝配機(jī)器人更高等級(jí)的精度，還能夠降低工作的噪音[3]。

裝配機(jī)器人的控制系統(tǒng)要滿足的特性相對(duì)較多，首先必須要適應(yīng)多種裝配作業(yè)，要設(shè)置人機(jī)對(duì)話的技術(shù)端，操作工作者能夠直接的通過(guò)指令符號(hào)代碼等對(duì)工業(yè)機(jī)器人進(jìn)行功能性的轉(zhuǎn)換。還需要具備裝配機(jī)器人作業(yè)過(guò)程當(dāng)中各種形式的外部信號(hào)源，使裝配機(jī)器人能夠?qū)ν獠啃盘?hào)源進(jìn)行反應(yīng)，比如說(shuō)關(guān)于觸覺(jué)和視覺(jué)的外部信號(hào)，這一步進(jìn)行相關(guān)識(shí)別和判斷，并使機(jī)器人進(jìn)行快速的反應(yīng)，同時(shí)還需要通過(guò)較多的外部信號(hào)源進(jìn)行交配通信和接口的互聯(lián)互換，這樣能夠確保各個(gè)系統(tǒng)都能夠協(xié)同的工作。

4.工業(yè)裝配機(jī)器人的感覺(jué)系統(tǒng)

為了確保工業(yè)裝配機(jī)器人能夠在工作環(huán)境之下完成復(fù)雜的裝配工作任務(wù)，就需要對(duì)工業(yè)裝配機(jī)器人配置各種傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)相關(guān)工作的可行性。機(jī)器人的傳感器可以分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器不同的種類，裝配機(jī)器人需要通過(guò)對(duì)外部傳感器的應(yīng)用來(lái)實(shí)現(xiàn)各項(xiàng)工作，因此外部傳感器相當(dāng)于裝配機(jī)器人的眼睛和觸覺(jué)等各個(gè)感覺(jué)器官，保證裝配機(jī)器人外部傳感器的靈敏性就十分重要。

所以裝配機(jī)器人的感覺(jué)系統(tǒng)需要滿足的特點(diǎn)較多，首先是必須具備有較長(zhǎng)的使用壽命和較高的應(yīng)用精度，除此以外還需要具備有較高的靈敏性，保證能夠在復(fù)雜的工作環(huán)境之下具有抗干擾的能力。應(yīng)保證裝配機(jī)器人的感覺(jué)系統(tǒng)具有良好的可靠性和穩(wěn)定性，同時(shí)又要確保其質(zhì)量較輕，價(jià)格便宜，能夠批量生產(chǎn)，裝配機(jī)器人的傳感器要融合新型的技術(shù)，只有這樣才能夠促進(jìn)與時(shí)俱進(jìn)。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文簡(jiǎn)單的分析工業(yè)裝配機(jī)器人的技術(shù)和相關(guān)的應(yīng)用。隨著現(xiàn)如今工業(yè)化水平的不斷提升，將裝配機(jī)器人應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中的價(jià)值不言而喻，它能夠促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)力的提升，對(duì)提升經(jīng)濟(jì)效益發(fā)揮重要的作用。

參考文獻(xiàn)：

[1]李儒瓊.工業(yè)裝配機(jī)器人技術(shù)及其應(yīng)用研究[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2019（20）：150-151.

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基金項(xiàng)目：

梧州市科技局2019年科技項(xiàng)目（201902039）;梧州高新區(qū)、梧州學(xué)院產(chǎn)學(xué)研2019年立項(xiàng)項(xiàng)目（20190007）;梧州學(xué)院2017年校級(jí)科研項(xiàng)目（2017B003）.

（作者單位：廣西梧州學(xué)院機(jī)械與材料工程學(xué)院）