本世纪以来国内的老龄化速度不断加快,劳动力成本不断提升,制造业无法继续依赖人口红利,这种局面下周边国家的制造业不断发展,包括越南以及印度等国制造业的迅速发展,让国内工业人力成本不再具备明显的优势,这种局面下国内工业需要实现快速的转型,保持制造业的发展优势地位,如今来看制造业的实际发展面临诸多的机遇和挑战,工业机器人在制造业升级转型中是重要的力量,加强对工业机器人的研发以及应用,是国内制造业的主要发展方向。
1工业机器人简述
工业机器人一般是由驱动、控制、执行机构、位置检测装置等部分组成。在工业日益发展的当下,工业机器人在很多时候可以取代廉价劳动力,在一定程度上可以提高生产效率和生产质量。我国工业机器人起步较晚,在工业生产中该技术依然存在着一些问题。
2工业机器人的关键技术发展趋势
2.1新材料技术
工业机器人的诸多部件需要具备极强的耐磨性,高刚性也是工业机器人材质要具备的特点,这样工业机器人的操作才会保持足够的精度和质量,工业机器人的制造材料要面临着极高的要求,尤其是材料化学元、金相组织等方面的控制。新材料技术在工业机器人的实际发展中是重要的技术发展方向。也是提升工业机器人整体生产水平的一种途径。
2.2新型减速器技术
工业机器人的精度以及速度是一直以来重要的发展方面,也是对工业机器人整体性能进行评价的主要指标。工业机器人的高响应速度、高精度以及高稳定性是主要的技术发展方向,如今减速器已经无法满足工业机器人的实际发展。对新减速度技术展开研发以及应用是一种趋势。
2.3人工智能技术
智能化以及拟人化作业也是现阶段工业机器人的主要发展方向,让工业机器人满足生产流水线的实际生产需要。如今来看人工智能是先进科技的代表,开发和拓展人的智能,是一种非常重要的技术领域。如今来看人工智能在诸多的领域得到了应用。但是整体上科学家还是没有对人脑运行的具体机制全面掌握,所以人工智能在不断完善以及更新中,在工业机器人中也是可以逐渐实现更高水平的应用,如今还无法设计出具备人一样高智能的产品以及工业机器人。
3利用不同的流体传动执行元件
流体传动系统的执行元件种类较多,型号大小也千差万别。因此,对不同型号、不同功能的机器人,可以运用不同的执行元件来实现机器人的动作,达到机器人的功能。
3.1直线液压缸、气缸
流体传动技术和机器人技术的结合最普遍,最典型的是直线液压缸、直线气缸作为机器人运行的自由度方式,通过缸体直线运动形成的直线自由度或旋转自由度运动。因为大部分流体传动系统利用直线液压缸、气缸作为执行元件完成动作,因此将直线缸用到机器人身上的情况比较多。通过直流(较多)电磁阀或交流控制缸体运动,通过继电器等控制电磁阀,通过单片机或PLC控制继电器,形成最简单的机器人运行控制系统。这样的机器人结构简单,控制方便。
3.2旋转液压缸、气缸
对于需要旋转自由度的机器人,可以通过直线液压缸、气缸运行间接形成旋转自由度,以完成机器人的运动。但为了简化机器人结构,使机器人结构简单,更容易控制,可以利用旋转液压缸、旋转气缸直接形成旋转运动,功率大的用旋转液压缸,功率小的大多用旋转气缸。但旋转液压缸、旋转气缸不能够整周旋转,只能够在一定方向内摆动,因此其旋转自由度也是有一定限制的。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆又因为旋转液压缸、旋转气缸相对于直线液压缸、气缸较贵,因此其应用成本相对较高,但这相比于机器人整体的价值来说是可以忽略的。
4在自动化生产中工业机器人的应用
4.1焊接机器人的应用
在自动化生产过程中,工业机器人得到了青睐,焊接机器人是其中杰出的代表,焊接机器人主要是弧焊焊接机器人、激光焊接机器人。在汽车制造行业中,焊接机器人取得了比较理想的应用效果。从大的方面来说,在工业生产中,弧焊焊接运用是最广泛得,原因有很多,例如,在汽车生产领域中,1辆汽车的焊接点高达4000多处,如果通过人工焊接,不仅会对焊接人员造成伤害,汽车本身也会受到一定的影响。在汽车制造业中,焊接机器人的使用,既可以减少使焊接工人的工作量,还可以提高汽车的质量。大量实践调查发现,焊接机器人在汽车制造领域得到广泛应用,结合数据,我们可以发现工业机器人的作业水平要明显高于人工作业的水平。
4.2装配工业机器人
这种工业机器人是最常见的一种,在现代化工厂中最常用的生产模式就是流水线作业,对速度以及精度有着极高的要求。以往在流水线作业中是使用人工操作,在工作质量以及效率上逐渐满足不了实际的生产需求,这种局面下可以使用装配工业机器人,用来进行流水线作业的产品组装,并且一次投资后可以进行多年的使用,让人力成本得到有效的节约,也让生产效率实现全面的提升。
4.3搬运机器人的应用
搬运机器人在自动化生产阶段也可以发挥其作用,其主要负责完成自动化的搬运作业。通常情况下,搬运机器人与其他工业机器人有着较大的区别,大多数搬运机器人会直接安装在末端执行器上,通过发送不同状态下的指令,来使搬运机器人开展相关的操作,进而有效提高搬运作业效率。根据现有的调查数据和分析来看,在社会各个领域中搬运机器人也得到了较为广泛的应用,同时人工劳动力也会逐渐被这些搬运机器人取代,这样做的目的就是节约成本提高生产效率,从而获得更高的经济效益,提升企业的管理水平和市场竞争力。
4.4材料加工工业机器人
这种工业机器人有着诸多的功能,比如切割、抛光等,同时这种工业机器人适合对诸多的材料进行加工,比如铜铁等金属材料、木材以及玻璃钢等。工业加工是非常复杂的过程,材料加工涉及到的工作步骤是多样化的,工业机器人在其中可以提升加工的准确性以及整体效率,有效减少了在材料加工的人工操作中诸多质量问题,也让工业机器人的类型非常广泛,在工业生产中的应用逐渐普及。
结语
总之,工业机器人是如今工业自动化的一种生产趋势,自动化手段会逐渐取代人工操作,而工业机器人是其中的代表性技术,如今随着人工智能以及信息技术的不断更新,工业机器人还会得到进一步的发展,工业机器人作业的过程会更加科学和高效。
参考文献
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论文作者:韦显容
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第24期
论文发表时间:2019/11/26
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