基于機(jī)械臂的工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展現(xiàn)狀

李建英

（江蘇省海門中等專業(yè)學(xué)校，江蘇 南通226100）

0 引言

隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，各個行業(yè)開始逐漸形成自動化、智能化、信息化和精細(xì)化模式。以往的人工操作生產(chǎn)方式已經(jīng)無法適應(yīng)當(dāng)前社會發(fā)展需求，人工智能技術(shù)得到飛速發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)中通過引入人工智能技術(shù)可以有效彌補(bǔ)傳統(tǒng)人工操作生產(chǎn)方式的不足。機(jī)械臂就是一種仿生機(jī)電設(shè)備，可以實現(xiàn)對人的大腦功能和手臂功能的模仿，在自動化、智能化等技術(shù)的運用下還可以實現(xiàn)對不同生產(chǎn)作業(yè)的自動控制，并且有效滿足生產(chǎn)作業(yè)要求?，F(xiàn)階段，機(jī)械臂得到廣泛普及，與人工生產(chǎn)操作相比，機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)中具有效率高、質(zhì)量好的優(yōu)勢，通過運用機(jī)械臂可以為企業(yè)節(jié)省大量人力資源成本，并帶來更多的經(jīng)濟(jì)效益。因此，機(jī)械臂工業(yè)生產(chǎn)自動化逐漸發(fā)展成為新技術(shù)產(chǎn)業(yè)。

1 機(jī)械臂概述

工業(yè)機(jī)械臂是在現(xiàn)代化技術(shù)與自動控制技術(shù)快速發(fā)展而出現(xiàn)的一種產(chǎn)物，機(jī)械臂將自動控制技術(shù)與工業(yè)生產(chǎn)自動化進(jìn)行了有效結(jié)合，并且逐漸成為工業(yè)自動化生產(chǎn)控制的重要部分。機(jī)械臂的出現(xiàn)可以有效提升工業(yè)生產(chǎn)效率，轉(zhuǎn)變以往依靠大量勞動力生產(chǎn)的模式，為工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)節(jié)省了大量人力資源，并且大大提升了工業(yè)生產(chǎn)效率和質(zhì)量，避免人工生產(chǎn)存在的操作偏差。此外，機(jī)械臂還可以運用在高溫、高壓、高污染或是具有一定放射性等惡劣生產(chǎn)環(huán)境當(dāng)中，對我國工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展有著巨大推動作用。隨著機(jī)械臂的進(jìn)一步發(fā)展，機(jī)械臂在眾多行業(yè)中可以替代一些簡單重復(fù)的人力操作，通過替代人工在高危環(huán)境進(jìn)行工作，避免惡劣環(huán)境對工人健康的威脅。

2 機(jī)械臂的工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 在工業(yè)生產(chǎn)自動化中的應(yīng)用

機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)自動化中，可以結(jié)合不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)操作要求對自身性能進(jìn)行優(yōu)化。以下為機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)自動化中的幾種應(yīng)用途徑。

2.1.1 組合裝配環(huán)節(jié)

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，組合裝配環(huán)節(jié)往往需要工人重復(fù)操作一些簡單的步驟，由于工作量大并且對操作的質(zhì)量具有較高要求，因此需要大量工人來完成組合裝配工作。然而我國勞動力成本不斷上漲，因此很多工業(yè)生產(chǎn)行業(yè)逐漸利用機(jī)械臂來替代工人操作。在實際運用過程中，機(jī)械臂可以在組合裝配環(huán)節(jié)實現(xiàn)同種工件交互工作，運用直角坐標(biāo)定位形式實現(xiàn)對配件位置、方向以及具體坐標(biāo)的調(diào)整，使組合裝配工作開展更加高效，其質(zhì)量也可以得到有效保證。

2.1.2 加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)

隨著工業(yè)化步伐不斷加快，一些新材料和工藝的出現(xiàn)對工業(yè)加工產(chǎn)業(yè)的技術(shù)發(fā)展提出了更高要求。機(jī)械臂在工業(yè)加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)運用時，可以結(jié)合加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)的要求在機(jī)械臂中增加多種性能，使其可以更好運用于加工環(huán)節(jié)。在加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)中引入機(jī)械臂設(shè)備，并結(jié)合當(dāng)前加工生產(chǎn)要求對機(jī)械臂功能進(jìn)行調(diào)整，使其更好的適應(yīng)不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)要求。機(jī)械臂在工業(yè)加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)要能夠與其他機(jī)械臂進(jìn)行交互加工，形成多臺機(jī)械臂協(xié)同操作的模式。在此過程中，需要確保不同機(jī)械臂在協(xié)作加工過程中，在同一個加工線上的機(jī)械臂運用相同的空間坐標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，使加工質(zhì)量得到保障。除此之外，伴隨人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，并廣泛運用于工業(yè)生產(chǎn)當(dāng)中，有許多最新機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)中都可以實現(xiàn)自動識別和判斷功能。這些功能的實現(xiàn)主要是因為機(jī)械臂在設(shè)計時，安裝了一些信號發(fā)射器、接收器以及識別器，進(jìn)而在運用過程中可以結(jié)合不同加工生產(chǎn)環(huán)節(jié)變化進(jìn)行判斷和反應(yīng)，使加工操作更具精準(zhǔn)性，極大推動了工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展與智能化發(fā)展。

2.1.3 在熱加工行業(yè)的應(yīng)用

熱加工行業(yè)就是零部件加工需要在高溫的環(huán)境下進(jìn)行操作處理。由于熱加工的所有工序并不完全在高溫環(huán)境下進(jìn)行，有的加工操作上一步是高溫操作，而下一步操作則是常溫操作。在這種高溫、高污染環(huán)境下進(jìn)行作業(yè)，很容易對工人身體健康造成不利影響，而重復(fù)性的操作也會增加操作的失誤率。為解決這些問題，就要在熱加工行業(yè)運用機(jī)械臂來代替人工操作，這樣可以避免工人長期處于高溫、高污染環(huán)境下作業(yè)，還可以為企業(yè)降低人力資源成本，使產(chǎn)品加工生產(chǎn)效率和質(zhì)量得到有效提升，推動熱加工行業(yè)自動化發(fā)展進(jìn)程，進(jìn)而對生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本進(jìn)行有效控制?，F(xiàn)階段，我國一些發(fā)展規(guī)模較大的熱加工企業(yè)已經(jīng)逐漸利用機(jī)械臂來替代人工操作，縮短了產(chǎn)品加工周期，為企業(yè)帶來了經(jīng)濟(jì)效益。

2.2 在工業(yè)生產(chǎn)信息處理自動化的應(yīng)用

工業(yè)生產(chǎn)自動化過程中，不只是運用機(jī)械臂來代替人工操作，而是要在生產(chǎn)過程中運用信息技術(shù)來模擬大腦，使生產(chǎn)加工的各個環(huán)節(jié)能夠?qū)崿F(xiàn)有效協(xié)調(diào)，進(jìn)而提升工業(yè)生產(chǎn)整體質(zhì)量。機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)信息自動化應(yīng)用過程中，還能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)線中的信息進(jìn)行整合處理和調(diào)整。

2.2.1 工業(yè)生產(chǎn)線數(shù)據(jù)管理

工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展進(jìn)程中，無論是何種工業(yè)產(chǎn)品在加工過程中并不能隨意操作生產(chǎn)，而是要按照產(chǎn)品設(shè)計方案中的產(chǎn)品樣式、參數(shù)等內(nèi)容來安排生產(chǎn)工作。在機(jī)械臂運用中，PLC可以對機(jī)械臂進(jìn)行控制。PLC軟件具有信息處理功能，可以在生產(chǎn)加工前利用PLC收集產(chǎn)品的空間坐標(biāo)、時間信息等一系列數(shù)據(jù)和指令，通過機(jī)械臂數(shù)據(jù)系統(tǒng)調(diào)整其每一步操作的空間坐標(biāo)、加工時間、加工工序，將這些數(shù)據(jù)傳輸?shù)綑C(jī)械臂的各個節(jié)點上，這樣在生產(chǎn)加工過程中，機(jī)械臂就可以按照產(chǎn)品生產(chǎn)要求完成相應(yīng)程序。

2.2.2 工業(yè)生產(chǎn)線實時控制

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，無論是人還是機(jī)械設(shè)備，在長期工作或運轉(zhuǎn)下難免會出現(xiàn)故障問題，在工業(yè)生產(chǎn)自動化中運用機(jī)械臂，還要能夠?qū)ζ溥M(jìn)行實時控制，這樣才能有效減少由于某一條生產(chǎn)線的機(jī)械設(shè)備存在故障導(dǎo)致整體生產(chǎn)線受到影響。PLC軟件還可以做到對機(jī)械臂運行情況的實時監(jiān)控，通過智能分析機(jī)械臂功耗情況，診斷機(jī)械臂整體部件的運轉(zhuǎn)情況，將這些信息收集并上傳至數(shù)據(jù)中心，方便對機(jī)械臂進(jìn)行實時控制。例如：機(jī)械臂具有故障預(yù)警設(shè)備，當(dāng)機(jī)械臂某部分在運行過程中出現(xiàn)故障即可自動觸發(fā)警報，此時故障具體信息就會上傳至數(shù)據(jù)中心，方便維修技術(shù)人員快速找出引發(fā)故障的原因，進(jìn)而對其進(jìn)行針對性維護(hù)，將由于機(jī)械設(shè)備故障造成的損失降到最低。

3 機(jī)械臂在未來工業(yè)生產(chǎn)自動化中的發(fā)展趨勢

總而言之，工業(yè)生產(chǎn)自動化發(fā)展已經(jīng)成為必然趨勢，然而機(jī)械臂在工業(yè)自動化生產(chǎn)中并沒有完全得到有效運用。主要是由于我國機(jī)械臂設(shè)備在工業(yè)生產(chǎn)自動化中的應(yīng)用尚不成熟，依然處于初級階段，對于機(jī)械臂系統(tǒng)的設(shè)計還存在一定缺陷?，F(xiàn)階段，為提升機(jī)械臂利用效果，我國對工業(yè)機(jī)器人這種科技項目給予了巨大資金支持，并頒布了相關(guān)政策。對于機(jī)械臂來說，影響其在工業(yè)生產(chǎn)自動化中應(yīng)用效率的關(guān)鍵就是運動控制系統(tǒng)，掌握好機(jī)械臂運動控制系統(tǒng)核心技術(shù)才能使其在工業(yè)生產(chǎn)自動化中發(fā)揮出有效作用，可以提升機(jī)械臂運動控制系統(tǒng)的開放性和運動系統(tǒng)操作的便利性，提高其精準(zhǔn)性和穩(wěn)定性，縮減運動控制系統(tǒng)的構(gòu)造成本。鼓勵更多的傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中引入機(jī)械臂設(shè)備，推動傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)逐漸轉(zhuǎn)向自動化生產(chǎn)。隨著現(xiàn)代化技術(shù)的發(fā)展更新，機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)自動化中也能夠得到更好發(fā)展。

4 結(jié)語

伴隨著我國工業(yè)的快速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的重要性進(jìn)一步提升。隨著市場環(huán)境的不斷變化，傳統(tǒng)工業(yè)企業(yè)要想實現(xiàn)更好發(fā)展，就要從勞動密集型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型成為技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，在生產(chǎn)過程中積極引進(jìn)自動化、智能化、現(xiàn)代化技術(shù)，實現(xiàn)生產(chǎn)、加工等環(huán)節(jié)自動化，完成傳統(tǒng)工業(yè)的轉(zhuǎn)型升級，進(jìn)而提升產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量和效率，這樣才能確保在激烈的市場競爭中獲得長遠(yuǎn)發(fā)展。我國機(jī)械臂在工業(yè)生產(chǎn)自動化的運用還不成熟，并且在實際運用過程中存在著諸多問題，但是隨著我國科學(xué)技術(shù)、人工智能技術(shù)以及工業(yè)機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，相信機(jī)械臂今后一定能夠在工業(yè)生產(chǎn)自動化中得到更廣泛的運用。