摘要：随着世界经济的发展和经济全球化，国内外的市场竞争将日趋激烈，企业必须走工业全面自动化的道路。工业机器人的出现，正顺应工业自动化新阶段——柔性化的社会需要，是社会经济发达的必然产物。而汽车工业是工业机器人的主要应用领域。机器人在先进汽车制造中的重要性也越来越凸显，工业机器人在汽车工业成长中起重大作用。
关键词：工业机器人；汽车生产；应用
1工业机器人概述
1.1工业机器人的系统组成
标准工业机器人（以KUKA机器人为例）由以下三部分组成：①机械手即机器人本体。机械手是机器人的机械系统主体。它是由六个活动的、相互连接在一起的关节（轴）组成的，也称为六轴机器人。各个轴的运动通过伺服电机来进行针对性的调控而实现，伺服电机通过减速器与机械手各部件相连。机械系统的部件主要由铸铝和铸钢制成。机器人本体是完成各项工作及工业生产的基础部分，在投入使用之前通常对机械手进行调试和检测，保证机器人结构完成、运行正常。②控制柜。机器人的机械系由伺服电机控制运动，而伺服电机则由机器人的控制系统进行控制。控制系统的主要功能是通过连接计算机程序发送指令进而对专用控制器进行控制，驱动电机运动，以实现工业机器人在空间中的位置和姿态的改变。③示教器。示教器即机器人人机交互界面，主要通过对示教器的操作来控制机器人机械系统的运动。目前工业使用最为普遍的为示教机器人，通过示教器储存输入机器人的运动轨迹生成运动程序，在通过再现模式运行储存的程序，完成示教再现的过程。
1.2机器人在汽车制造机器人的技术表现
机器人在汽车制造的智能应用上，从技术方面的应用上来说，①是有编程技术。也就是说，机器人能够随着环境的变化进行系统编程。比如在汽车制造过程中，机器人可以在环境的变化当中，根据产品的特征，对产品进行合理的调整。特别是在批量小，类型多的柔性制造中，运用其自身优势突出最佳的效应。②机器人具备的拟人化。机器人的设计当中有很多的设计结构，其中某些结构与人的相似度很高。比如：我们经常看到机器人设备，在其行走，和用手抓拿某个东西或者抓某些物品时，其外形上与人的相似度很高。这种拟人化设置，主要是通过机器人的各项特殊终端来驱动配备。让各项终端之间密切关联，在完成相关的编程之后，进行针对性的操作和制造。③指机器人的通用性。也就是说，在机器人的应用过程中，机器人在进行各项任务期间，只需要将其手爪末端的操作器取出，换成其他设备进行另一项工作在一定的程度上存在了通用性。④应用价值方面。在企业汽车制造方面，机器人对于繁杂的、连续性的工作可以迅速的、精准的、科学的完成，并且在转换环境的情况下，在有限的空间里自主操作，实现了人工节省的价值，提高了制造过程中技术上的精准度和质量上的提高。
2工业机器人的国内外发展状况趋势
2.1国外发展状况趋势
英国是工业机器人的发源地，1962年的机器人证实了这一点。随着经济全球化的发展，各国之间加强了贸易的往来，市场不断扩大，日本机器人的制造业飞速发展，后来居上。欧洲和亚洲各国投身于经济、技术的发展浪潮之中，拥抱科技的进步，给工业机器人的发展提供了稳定的环境，发展形势一片大好。由于各个国家对科技发展的重视，越来越多的资金、技术都应用于工业机器人的开发、研制，使得工业机器人的数量不断地增加，机器人的应用领域也越来越多样化，有着光明的发展前景。据数据统计，全球的工业机器人数量已经高达2.5亿多台，由于亚洲多是发展中国家，市场潜力巨大，所以增长速度最快的就是亚洲。不同于以前的大型工业机器人，现在工业机器人的趋势是精准、智慧以及小型化。随着机器人技术的不断发展和日臻完善，工业机器人必将对汽车制造业的发展起到极大的促进作用。
2.2国内发展状况趋势
早在1970年，我国开始研制本土的工业机器人。发展至今，众多的科研机构、企业、技术人员投身于工业机器人的开发、研制之中，市场需求不断增加。不仅用于国内的生产使用，我国研制的工业机器人已经远销海外，走出国门，已连续4年夺得工业机器人销售冠军这一桂冠。中国正由制造大国向制造强国迈进，需要提升加工手段，提高产品质量，增加企业竞争力，这一切都预示机器人的发展前景巨大。随着我国科技强国这一发展战略的提出，国家加强了对科技领域的重视程度。如今，中国正与国际接轨，学习发达国家的先进技术，用于我国本土的工业机器人开发、研制，意在大多数领域实现数字化和智能化，实现中国智造，在我国实现工业化的大批量生产，发展成为我国一项必不可少的产业链条。
3工业机器人在汽车业中的应用优势
3.1可以极大地提高劳动生产率
使用机器人可以提高自动化水平，它能代替人从事单调、笨重或危险的工作，且不知疲倦，能极大地提高劳动生产率。
3.2可以实现劳动作业省力化
机器人可以不知疲倦地代替人进行搬运、上下料、堆垛、喷涂操作等作业，不仅可使人免除重体力劳动，还可免受有害物质的侵害，保障工人安全，改善工作条件，减少人员伤亡，实现作业省力化。
3.3可以节约人力
汽车工业生产中采用工业机器人技术，可以节约人力，降低成本，同时可以提高设备利用率，提高产品的质量与产量。
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3.4可以提高企业的市场竞争力
因为机器人具有高度的准确性、可靠性和一致性，因此，利用机器人作业，不但汽车产品质量高而稳定，且能有效地降低库存（甚至零库存），从而降低成本；机器人能通宵达旦地工作，生产率极高，再加上机器人具有可编程功能和工作多样性的特点，因而能适应不同的车型。
4工业机器人在汽车生产中的应用
4.1在点焊和弧焊作业的应用
电焊焊和弧焊是目前焊接的两大类型，点焊也可以称之为控制类型，它由编程器、夹具、转台和焊接系统构成。采用的是气动焊钳，通过气缸的开闭来带动焊钳的工作。这类焊接技术当中，在机器人当中配备了自动点击修磨器，它在汽车制造生产的过程的当中可以实现自动修复的功能。弧焊也叫连续轨迹控制，是指有控制系统、自动送丝，机器人本体和焊接设备共同组成的弧焊机器人。因其在生产过程中的工作相对复杂，所以在整个终端运动的过程中对精确控制的要求会更高。它突出的特点在于对终端横向摆动的实现，在引弧和收弧的情况下，对焊缝和焊道方面实行有效焊接。但是汽车生产中包括的零件数量广大，所以机器人在汽车生产的应用上相对来说也比较复杂，因此在焊接机器人的实际生产应用当中，需要在整体上做好系统上的设计，以及生产线上的配套工作，帮助提高焊接机器人在工作上的有效性和高效性。
4.2工件夹持应用
在汽车生产制造领域，机器人除了在焊接工艺过程中有主要应用外，在工件夹持定位中也有广泛的应用。在焊装车间要实现高质量的焊接，就要求对焊接过程进行准确的控制，即一方面要求焊接机器人对焊钳的姿态和运动轨迹进行准确控制，另一方面要求夹具对待焊件进行准确定位。而大部分的专用夹具只能实现非移动工件的定位，而不能实现移动工件的定位，这就需要采用夹持机器人（一种将工业机器人同小型夹具结合起来的，具有实现工件定位和运动功能的机器人）才能实现。
4.3搬运机器人在汽车中的应用
传统汽车制造商在生产汽车上的发动机时，由于其加工工艺繁多，外形极其为复杂，尺寸精度要求高等特点，一般采用数控加工中心进行加工。但是数控加工中心的缺点在于它要求工件在工作台上具有很高的定位精度，同时对机床操作者素质要求较高。所以在传统流水生产线上，常常会出现一些操作人员注意力不够集中导致作业失误的情况，影响到企业生产。在使用机器人实现工件搬运作业后，由于其良好的可靠性，这种情况几乎完全可以避免，大大提高了生产的准确性。同时，一台搬送机器人可以完成以往需要多人进行的工作，随着我国人力成本的不断上涨，机器人在节约成本方面的优势会逐渐显现。
4.4在装配上的应用
装配机器人顾名思义就是在零件生产、部件装配工作当中的机器人。该机器人的广泛应用，让工人从繁重的工作中被解脱出来。汽车装配中的大件的发动机，小件的仪表盘都需要装配机器人从旁协调开展工作、它的特点主要是：有高度精确度和稳定性，视觉功能，可以引导机器人正确识别和抓取，并传输到准确的装配位置，投入产比高回收快的特点。
4.5机器人喷涂应用
机器人喷涂可分为涂胶和喷漆。机器人涂胶系统主要包括涂胶泵、涂胶枪等装置，在合理利用车身材料的物理及化学性质的基础上，机器人快速的对密封焊接和减震部位进行不同形状和厚度的涂胶。同理，机器人的喷漆系统由喷枪和喷漆泵组成，均匀快速的对车身表面进行喷漆。
4.6焊点检测应用
为了保证车身的整体焊接质量，在车身焊接的过程中或整个焊接工作完成之后，需要对车身上的一些重要部位的焊缝进行检查，又称焊缝检测。焊缝位置和形状的复杂性给检测工具的适应性提出了要求。在自动化程度很高的焊装生产线上，可以使用动作灵活的机器人代替工人携带专用的检测装置进行焊缝检测，整个检测过程机器人按示教程序或离线编制程序进行操作。
5机器人在汽车应用中的不足
目前，国内汽车生产中机器人运用还不够广泛，但为了改善汽车制造过程中的质量，提高劳动生产率，机器人的应用已经成为汽车制造大方向。①位置偏移后重新示教的问题。在运用机器人进行焊接时，如果发生焊接位置偏移，必须进行在线示教然后在线运行，这个工作现在需要占用大量的生产时间。如果能利用先进的计算机动态仿真，将是工业机器人在汽车制造焊接过程中的一次革命性的改变。②机器人焊缝跟踪问题。示教再现型机器人进行弧焊时，不能对焊缝进行跟踪反馈，因而焊缝有细微变化时，不能保证焊缝质量，如果能够应用智能技术，动态跟踪焊缝状态，就能有效地保证弧焊质量的可靠性和稳定性。③机器人与其他工位或设备上的障碍物碰撞问题。目前机器人系统在处理信号交换时，都采用外部I/O信号来交换彼此的工作状态，信号检测只以一个点的工作方式测量，即在某一运动程序中，确认某一个交换信号来决定机器人是否继续下面的工作，而不是在一个运动区域中持续检测障碍物和机器人状态。这样，一旦检测过程结束，而机器人的运动轨迹发生错误或信号交换不正常，碰撞问题就得不到有效控制，甚至彻底避免。
结语：
社会经济的发展，带动了科技的发展的同时，也促进了汽车行业的汽车制造更加趋向智能化和自动化。汽车行业中机器人的使用成为当前汽车行业汽车制造的新趋势，它不但能够提高汽车的生产质量和汽车的制造效率，还对相关工作人员的工作环境做了改变，对工作人员的的安全问题做了保障，基于以上特点，机器人在各领域的应用会得到更进一步的发展。
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论文作者:魏鹏飞,张奎
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/12/4
标签：机器人论文; 工业论文; 工作论文; 汽车论文; 汽车制造论文; 作业论文; 工件论文; 《防护工程》2019年15期论文;