工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)現狀

當今社會(huì )，人工智能成了大趨勢，機器人已經(jīng)不再是電影上才能看到，它已經(jīng)被應用于醫療、工業(yè)等多個(gè)領(lǐng)域，根據機器人的應用環(huán)境，國際機器人聯(lián)盟（IFR）將機器人分為工業(yè)機器人和服務(wù)機器人。其中工業(yè)機器人指應用于生產(chǎn)過(guò)程與環(huán)境的機器人，主要包括人機協(xié)作機器人和工業(yè)移動(dòng)機器人，本文著(zhù)重介紹；據國際機器人聯(lián)合會(huì )（以下簡(jiǎn)稱(chēng)IFR）近日發(fā)布的《2018年世界機器人報告》顯示，2017年，全球的工業(yè)機器人銷(xiāo)量高達38萬(wàn)臺，同比增長(cháng)29%。其中，中國是最大買(mǎi)家，在2017年買(mǎi)下13.8萬(wàn)臺設備，超過(guò)全球總銷(xiāo)量的三分之一，同比增長(cháng)58%。另外，據IFR預計，工業(yè)機器人未來(lái)幾年將繼續高速發(fā)展，到2020年，全球的工業(yè)機器人數量將達到300萬(wàn)臺。

工業(yè)機器人在工廠(chǎng)中的應用

1. 機器人焊接目前已廣泛應用在汽車(chē)制造業(yè)

焊接機器人主要包括機器人和焊接設備兩部分。機器人由機器人本體和控制柜（硬件及軟件）組成。而焊接裝備，以弧焊及點(diǎn)焊為例，則由焊接電源，（包括其控制系統）、送絲機（弧焊）、焊槍?zhuān)ㄣQ）等部分組成。對于智能機器人還應有傳感系統，如激光或攝像傳感器及其控制裝置等。

傳統焊接方式（雇用工人操作）操作時(shí)由于高溫和電火花刺眼都極其容易造成工人疲勞受傷，從而造成效率低，而焊接機器人剛好避開(kāi)這些缺點(diǎn)。

機器人焊接目前已廣泛應用在汽車(chē)制造業(yè)，汽車(chē)底盤(pán)、座椅骨架、導軌、消聲器以及液力變矩器等焊接。豐田公司將點(diǎn)焊作為標準來(lái)裝備其日本國內和海外的所有點(diǎn)焊機器人。用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量，甚至試圖用它來(lái)代替某些弧焊作業(yè)，同時(shí)，在短距離內的運動(dòng)時(shí)間也大為縮短。該公司推出一種高度低的點(diǎn)焊機器人，用它來(lái)焊接車(chē)體下部零件。這種矮小的點(diǎn)焊機器人還可以與較高的機器人組裝在一起，共同對車(chē)體上部進(jìn)行加工，從而縮短了整個(gè)焊接生產(chǎn)線(xiàn)長(cháng)度。轎車(chē)后橋、副車(chē)架、搖臂、懸架、減振器等底盤(pán)零件大都是以惰性氣體保護焊(Metal-Inert Gas Welding，MIG)為主的受力安全零件，主要構件采用沖壓焊接，板厚平均為1.5～4mm，焊接主要以搭接、角接接頭形式為主，焊接質(zhì)量要求相當高，其質(zhì)量的好壞直接影響到轎車(chē)的安全性能。應用機器人焊接后，大大提高了焊接件的外觀(guān)和內在質(zhì)量，并保證了質(zhì)量的穩定性和降低勞動(dòng)強度，改善了勞動(dòng)環(huán)境。

激光焊接設備的關(guān)鍵是大功率激光器，主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是固體激光器，又稱(chēng)Nd：YAG激光器。Nd：YAG激光器波長(cháng)為1.06mm，主要優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的光束可以通過(guò)光纖傳送，因此可以省去復雜的光束傳送系統，適用于柔性制造系統或遠程加工，通常用于焊接精度要求比較高的工件。汽車(chē)工業(yè)常用輸出功率為3～4kW的Nd：YAG激光器。另一類(lèi)是氣體激光器，又稱(chēng)CO2激光器，分子氣體作工作介質(zhì)，產(chǎn)生平均為10.6mm的紅外激光，可以連續工作并輸出很高的功率，標準激光功率在2～5kW之間。汽車(chē)工業(yè)中激光技術(shù)主要用于車(chē)身拼焊、焊接和零件焊接。

2. 裝配機器人讓裝配工序更自動(dòng)化

在1980年“機器人普及元年”，機器人正式進(jìn)入了裝配作業(yè)領(lǐng)域。過(guò)去使用比較廣的是日本生產(chǎn)的電伺服裝配機器人，造價(jià)相對來(lái)說(shuō)價(jià)格低廉，所以很快也被工廠(chǎng)投入使用，裝配生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化了，但是更換產(chǎn)品也相當耗時(shí)耗力。所以裝配生產(chǎn)自動(dòng)化的進(jìn)展一直相當遲緩。

現在在工廠(chǎng)使用裝配機器人，可以省去更換產(chǎn)品部分。機器人的優(yōu)點(diǎn)之一就是通過(guò)程序的變更，迅速適應作業(yè)內容的變化。

裝配機器人的組成：

手臂（機器人的主機部分，由若干驅動(dòng)機構和支持部分組成，有不同組成方式和尺寸）

手爪（安裝在手部前端，抓握對象物。需要根據不同的對象物更換手爪）控制器（用于記憶機器人的動(dòng)作，對手臂進(jìn)行控制?？刂破鞯暮诵氖俏⑿陀嬎銠C，能完成動(dòng)作程序、手臂位置的記憶、程序的執行、工作狀態(tài)的診斷、與傳感器的信息交流、狀態(tài)顯示等功能）示教盒（由顯示部分和輸入鍵組成，用來(lái)輸入程序，顯示機器人狀態(tài)）傳感器（借助傳感器的感知，機器人可以更好地順應對象物，進(jìn)行柔軟的操作，視覺(jué)傳感器常常用來(lái)修正對象物的位置偏移）

裝配機器人的周邊設備：

除了上面說(shuō)的裝配機器人的組成，機器人還包括周邊設備：裝配機器人的零件供給裝置和工件搬運裝置來(lái)共同完成工作，投資額和安裝面積比機器人主機所占的比例大。通常還包括臺架和安全欄。

包括：

手傳感器零件供給器（給料器、托盤(pán)、其他IC零件通常排列在長(cháng)形料盤(pán)內輸出）輸送裝置（負責把工件送到各作業(yè)地點(diǎn)，以傳送帶居多）

輸送裝置的技術(shù)問(wèn)題是停止精度、停止時(shí)的沖擊和減震，減震器可用來(lái)吸收沖擊能。

3.電子電氣行業(yè)

電子類(lèi)的IC、貼片元器件，工業(yè)機器人在這些領(lǐng)域的應用均較普遍。目前世界工業(yè)界裝機最多的工業(yè)機器人是SCARA型四軸機器人。第二位的是串聯(lián)關(guān)節型垂直6軸機器人。羅百輝指出，超過(guò)全球工業(yè)機器人裝機量一半的這兩種工業(yè)機器人是我們關(guān)注的重點(diǎn)。

在手機生產(chǎn)領(lǐng)域，視覺(jué)機器人，例如分揀裝箱、撕膜系統、激光塑料焊接、高速四軸碼垛機器人等適用于觸摸屏檢測、擦洗、貼膜等一系列流程的自動(dòng)化系統的應用。

專(zhuān)區內機器人均由國內生產(chǎn)商根據電子生產(chǎn)行業(yè)需求所特制，小型化、簡(jiǎn)單化的特性實(shí)現了電子組裝高精度、高效的生產(chǎn)，滿(mǎn)足了電子組裝加工設備日益精細化的需求，而自動(dòng)化加工更是大大提升生產(chǎn)效益。據有關(guān)數據表明，產(chǎn)品通過(guò)機器人拋光，成品率可從87％提高到93％，因此無(wú)論“機器手臂”還是更高端的機器人，投入使用后都會(huì )使生產(chǎn)效率大幅提高。

4.橡膠及塑料工業(yè)

塑料工業(yè)的合作緊密而且專(zhuān)業(yè)化程度高：塑料的生產(chǎn)、加工和機械制造緊密相連。即使在將來(lái)，這一行業(yè)也將是一重要的經(jīng)濟部門(mén)并確保眾多的工作崗位。因為塑料幾乎無(wú)處不在：從汽車(chē)和電子工業(yè)到消費品和食品工業(yè)。機械制造作為聯(lián)系生產(chǎn)和加工的工藝技術(shù)在此發(fā)揮著(zhù)至關(guān)重要的作用。原材料通過(guò)注塑機和工具被加工成用于精加工的創(chuàng )新型精細耐用的成品或半成品—通過(guò)采用自動(dòng)化解決方案，生產(chǎn)工藝更高效、經(jīng)濟可靠。