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摘要：工业机器人技术是一种综合型技术，包括了计算机技术、信息和传感技术、控制论技术以及机构学等，除此之外，还涵盖了仿生学、人工智能以及传感技术等，工业机器人应用情况是一个国家发展的重要标志，代表了国家的科技发展状况，并且是先进工业制造技术领域不可缺少的自动化设备。基于此，本文概述了工业机器人技术，结合汽车行业，对工业机器人技术的构成系统及其应用进行了探讨分析。
关键词：工业机器人技术；构成系统；应用
随着工业机器人技术不断发展以及机器人智能化水平不断提高，机器人的应用不断扩大，将机器人技术应用于工业具有重要意义，不仅可以提高产品质量，提高生产效率，还可以改善劳动环境，保障人身安全，降低失误率，降低生产成本，达到理想的效果。而且工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点，是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。为了充分发挥其作用，以下就工业机器人技术的构成系统及其应用进行了探讨分析。
一、工业机器人技术的概述
工业机器人技术集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体，通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策，实现增加产量、提高品质、降低成本、减少资源消耗和环境污染，是工业自动化水平的最高体现。工业机器人主要是由操作机、驱动系统、控制器、检测传感装置等构成，具有显著的优势，首先，可以实现自动化生产，提高生产效率与质量，降低人为误差，提高生产的标准性以及生产质量。其次，可以提高产品的更新换代速度，提高产品质量，增加产品的多样化，促进产品的发展。而且工业机器人具有工作效率高、稳定可靠、重复精度好、能在高危环境下作业等优势，在传统制造业，特别是劳动密集型产业的转型升级中可发挥重要作用。
二、工业机器人技术的构成系统分析
通常工业机器人技术主要又执行系统和驱动系统、控制系统以及智能系统等构成，具体表现为：
1、执行系统分析。主要实现各类运动的机械部件，一般包含：手部，能够与工件、工具直接接触或进行抓取的机械部件，有些工业机器人操作工具如喷枪、容器、焊枪等与手部是一体的，无需设置手部；腕部，主要是臂部和手部的连接装置，并能控制手部的活动范围，部分机器在应用中无需腕部，而是直接将手部与手臂相连接；臂部，支撑手部和腕部进行大范围的运动；机身，主要作用是支撑手臂部件，主要内置有驱动装置，也包含底电力装置等，有的专用机械手直接将臂部作为主机的附属装备安装在主机上。
2、驱动系统。驱动系统主要为各个机械部件提供动力，按照驱动的动力源不同，驱动系统可以分为电气式、机械式、气压式和液压式系统，其每种驱动系统的传动方式也不同。其中：液压式，其驱动系统由油泵、油箱、电磁阀、油缸等部件构成。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆优点主要为操作力大、空间占用小、动作平稳，且有较高的耐冲击和耐振动效果，但缺点也非常明显，液压式驱动易漏油影响系统工作，且相对来说成本很高；气压式，其驱动系统的主要构成为空气压缩机、储气罐、气缸、气阀等，特点是维护方便、气源简单、速度高、成本低、高安全性，但是占地大、操作力度小，且由于采用了空气驱动，因此速度控制的稳定性较差，操作中很容易出现一定的冲击误差，且臂力较小，一般不高于300N；电气式，主要驱动力来源于电机，优势是电源获取方便，信号传递快速，有很快的相应速度和驱动力，是应用较多的类型。但在使用过程中必须采取必要的减速措施，常见的减速措施有谐波齿轮减速器、齿轮减速器等，电机类型应用较多的主要有AC伺服电机、DC伺服电机、步进电机等；机械式，驱动主要通过连杆、齿轮齿条、电机等连动和机械装置构成，有可靠的传动性，一般在操作简单的机械手中应用，优点是结构简单，缺点是操作精度较低。
3、控制系统。控制系统主要是其指挥系统，主要控制驱动系统按照规定和设置进行工作，从控制方式可分为集中控制和分散控制两种。控制系统的主要构成有：控制总线，部分小型设备有外置IO、变频器、气阀等，并均通过总线进行通讯，重型设备例如人机界面、机器人和PLC通信可通过Ethemet这类总线布局实现。通常系统的控制核心是PLC模块，有的具有人机交互界面，显示报警信号、机器人状态等信息。
4、智能系统。智能系统是个工业机器人中发展较快的子系统之一。智能系统主要可以分为分析-决策智能系统和感知系统两部分，前者主要通过软件系统实现，后者则为靠各类传感器等硬件实现。当前应用广泛的有六维力感觉传感器，可安装在手部并感知手部三个方向上的力与力矩。力和力矩的感知在装配作业中有着很好的应用，通过传感器对力感进行反馈并调整姿势，从而有效减小装配误差，提高生产质量。
三、工业机器人技术的应用分析
本文以工业机器人技术在在汽车生产行业中的应用进行分析，具体体现在：（1）焊接机器人的应用。焊接机器人主要完成汽车生产中的点焊操作，主要应用在车体薄板件焊接作业中，统计显示，一辆汽车平均有3000～4000个焊接点。而这其中有60%左右都由机器人完成，特别是在大规模的汽车生产线上，点焊机器人的数量可达150多台。传统的人工焊接不仅焊接质量难以保障，而且会对工人健康造成危害。机器人的应用优势主要体现在，其安装面积较小同时有较大的工作空间，定位精度高（误差≤±0.25mm），并能在小节距内实现多点定位，持重力可达490～980N，且容易控制，有效提升焊接质量。（2）弧焊机器人的应用。弧焊机器人应用广泛，但主要应用于多块金属连续结合处的焊接作业，可在焊接时自动送丝，且可在气体保护下操作，同时还可应用于复配装置系统的焊接中。弧焊机器人在实际应用中，需要结合焊道的运动及时的补充金属，并保障焊枪跟踪时的稳定和轨迹。常规焊接速度为5～50mm/s，运动轨迹范围是±（0.2～0.5）mm。为提高焊缝生产质量，可适当扩大焊枪范围。（3）装配机器人的应用分析。装配劳动可以占到汽车生产总劳动量的约50%～60%，部分要求严格的生产线占比更高，有的可达70%～80%，特别是现代汽车工业对于零件装配有着更高的速度和精度要求，从车灯、仪表盘和车门到汽车发动机的安装，机器人都能够实现。且与一般的机器人相比，装配机器人的工作空间更小、柔性高、精度好等特点，极大的提升了装配效率，是汽车生产的未来趋势。（4）喷漆机器人的应用分析。此类机器人主要负责汽车外表面的喷漆，并直接影响汽车的整体外观效果。喷漆机器人在使用中的最大特点以及对性能上的要求主要表现为：第一、工作环境危险，喷漆剂蒸汽为易燃易爆危险品；第二、作业点为沿轨迹告诉运动的点；第三、采用移动喷漆，机器人在传送带上移动工作。
除上述机器人外还有液体物质填充加机器人、涂胶机器人和搬运机器人等，在汽车生产中有着广泛应用。
结束语
综上所述，工业机器人技术是衡量国家制造水平与科技水平的关键标志，是先进制造业中无法替代的手段与装备。目前机器人应用越来越广泛，在工业发展中占据了重要位置，其是提高社会生产率，提升产品质量的直接手段，可以为社会创造巨大的财富，因此对工业机器人技术进行研究分析具有重要意义。
参考文献
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论文作者:钱军
论文发表刊物:《防护工程》2018年第29期
论文发表时间:2018/12/28
标签：机器人论文; 工业论文; 技术论文; 系统论文; 手部论文; 操作论文; 作业论文; 《防护工程》2018年第29期论文;