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[摘 要]汽车工业高度技术密集型产业，其中集合了众多科学领域的尖端技术、工艺、设备和材料，而工业机器人的应用就是重要的体现。工业机器人的应用能够解决传统人力劳动中的很多问题，并改善产品质量，提升生产效率，充分体现出自动化生产的优势。
[关键词]汽车生产行业 工业机器人 PLC
中图分类号：TP249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0044-01
工业机器人是一种现代化的制造业自动化设备，集合了人工智能、传感器、计算机、控制、电子和机械设备的自动机械，具有可变控制程序和简单的储存功能。随着科技的发展，工业机器人的自动化程度、生产效率等越来越高，应用范围也越来越广阔。当前工业机器人在中国汽车制造业中已经得到了广泛的应用，使人力资源得到解放，为此本文对汽车生产行业中工业机器人应用进行详细讨论。
1 汽车生产行业中工业机器人主要类型和应用
1.1 焊接机器人
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。
1.2 弧焊机器人
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。
1.3 装配机器人
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。
1.4 喷漆机器人
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：（1）工作环境危险，喷漆剂蒸汽为易燃易爆危险品；（2）作业点为沿轨迹告诉运动的点；（3）采用移动喷漆，机器人在传送带上移动工作。
2 工业机器人的构成
当然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的应用。当前汽车生产中应用较多的机器人主要构成有控制系统、执行系统和驱动系统。
2.1 执行系统
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。
2.2 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。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。
2.3 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。
2.4 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。
3 结语
随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工业机器人正逐步走进公众的视野，其安全性、质量、数量和效率也將得到很大提升，但同时会产生很多问题。但自动化和智能化生产技术的发展，使得机器人应用成为汽车制造业的必然趋势。
参考文献：
[1] 许瑞麟，朱品朝，于成哉，熊万里. 汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J]. 电焊机，2010，05：1-18.
[2] 温兆麟，刘方湖. 工业机器人在汽车内饰生产中的应用现状和趋势[J]. 汽车零部件，2011，12：81-83+87.
[3] 王世礼，来可伟. 工业机器人在我国汽车生产中应用的技术分析[J]. 汽车工程，1992，02：125-129+85.
[关键词]汽车生产行业 工业机器人 PLC
中图分类号：TP249 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）12-0044-01
工业机器人是一种现代化的制造业自动化设备，集合了人工智能、传感器、计算机、控制、电子和机械设备的自动机械，具有可变控制程序和简单的储存功能。随着科技的发展，工业机器人的自动化程度、生产效率等越来越高，应用范围也越来越广阔。当前工业机器人在中国汽车制造业中已经得到了广泛的应用，使人力资源得到解放，为此本文对汽车生产行业中工业机器人应用进行详细讨论。
1 汽车生产行业中工业机器人主要类型和应用
1.1 焊接机器人
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。
1.2 弧焊机器人
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。
1.3 装配机器人
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。
1.4 喷漆机器人
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：（1）工作环境危险，喷漆剂蒸汽为易燃易爆危险品；（2）作业点为沿轨迹告诉运动的点；（3）采用移动喷漆，机器人在传送带上移动工作。
2 工业机器人的构成
当然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的应用。当前汽车生产中应用较多的机器人主要构成有控制系统、执行系统和驱动系统。
2.1 执行系统
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。
2.2 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。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。
2.3 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。
2.4 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。
3 结语
随着人口红利的逐渐下降，企业用工成本不断上涨，工业机器人正逐步走进公众的视野，其安全性、质量、数量和效率也將得到很大提升，但同时会产生很多问题。但自动化和智能化生产技术的发展，使得机器人应用成为汽车制造业的必然趋势。
参考文献：
[1] 许瑞麟，朱品朝，于成哉，熊万里. 汽车车身焊接技术现状及发展趋势[J]. 电焊机，2010，05：1-18.
[2] 温兆麟，刘方湖. 工业机器人在汽车内饰生产中的应用现状和趋势[J]. 汽车零部件，2011，12：81-83+87.
[3] 王世礼，来可伟. 工业机器人在我国汽车生产中应用的技术分析[J]. 汽车工程，1992，02：125-129+85.