工业机器人在智能制造中的实际运用

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  【摘 要】工业产业智能化的实现,标志着我国已经步入到工业生产强国之列,全自动生产模式极大缓解企业人力资源的投入压力,增强企业的经济收益。基于此,文章以工业机器人为切入点,分析我国工业机器人发展现状,阐述工业机器人在智能制造中的应用优势,并对工业机器人在智能制造体系中的应用及前景进行研究。
  【关键词】工业机器人;智能制造;工业生产
  引言:
  工业产业的优化升级下,为我国经济实力整体提升奠定坚实基础。通过智能技术、自动化技术的更新,其在工业制造产业中,可实现高效率、高质量、柔性化的机械加工,保证实际生产与预期制定的目标形成精准对接,以此来有效规避工业生产中的误差问题。工业机器人作为近年来的新兴技术载体,通过智能技术的实现,可保证在固有生产空间下依托于模糊算法、网络算法等,对当前运行轨迹进行监测,并通过设备载体实现精度化操控,以此来增强智能制造产业的生产质量。本文则是针对工业机器人在智能制造中的实际应用进行探讨,仅供参考。
  一、我国工业机器人发展现状
  从现有的社会发展形势来看,工业机器人在各个领域中的应用优势逐渐加大,特别是对于自主类研发体系来讲,其可有效缩短我国与发达国家的工业生产差距。但从工业机器人实际研发进度来看,与工业产业发达国家相比,我国工业机器人的研发正处于初步阶段。从上世纪60年代末,国外工业机器人制造体系的建设,极大推动整个工业产業的发展,在我国相关政策的落实下,以市场驱动为核心的工业机器人技术逐渐在市场中崭露头角。伴随着我国科学技术水平的不断提升,工业机器人也不仅仅局限在工业生产制造过程中,而是通过教育、医疗器械等方面的综合化应用,实现了全面推动工业生产的发展。
  在工业机器人的应用下,可有效提高工业生产的安全性、精度性以及对工作人员进行减负。例如,通过工业机器人实现电弧焊、喷涂以及物品传输等,整个自动化体系无需人工进行操作,这样便可有效降低因人工操作不规范运行所产生的安全问题。此外,在信息技术、识别技术、VR技术等综合应用下,可以进一步保证工业生产中智能化与自动化的有机结合,令产品生产达到保质保量的实际效用。
  根据相关数据调查显示2010年到2020年期间,我国工业机器人已经由原有的16.6万台销售额上升到32.8万台的销售数量,其已经占据全世界工业机器人总销售额的32%。从数据中可以看出,工业机器人在实际应用过程中所呈现出的优势处于逐步上升状态,这对于我国工业生产以及机器人制造产业来讲,则可为其提供丰富的利润进一步达到以经济利润为反馈的技术创新,为我国机器人自主研发体系的完善奠定坚实基础。
  二、工业机器人在智能制造中的应用优势
  (一)增强生产效益
  传统工业生产中,是以人力资源作为产品生产线的主要载体,通过人工完成各类机械部件的操控以及加工,这对于生产型企业来讲,人力资源不仅消耗大量的生产成本,而且人们在工作过程中一旦出现环节性错误问题,则必然造成整个生产线面临着产品部件误差的严重现象,进而令整个企业面临着经济损失。依托于工业机器人,则可在工业生产过程中实现自动化、智能化操控,且工业机器人在运行过程中完全依靠系统指令无需承受工业高强度生产所产生的人类负面情绪问题,这样依托于系统设备参数的设定,可有效保证整个生产工序的精度性与稳定性,进而为企业创造更多的经济效益。
  (二)实现柔性化生产
  从设备组成方面,综合型系统在执行指令的过程中,可通过功能拓展实现与其他设备的有效链接,保证在生产过程中可以通过集成系统的多节点指令下达实现柔性化操作。这对于企业而言,可有效保证在现有的生产结构内机器人与其它操作设备的穿插式应用,提高工业生产柔性。例如,通过在生产设备上安装传感部件,可对生产线上的工作状态进行扫描,分析出生产设备的运行信息,并实时反馈到工业机器人中,令工业机器人下达操控指令,完成系统化操控,提高实际制造精度。
  三、工业机器人在智能制造中的实际运用
  (一)钢铁企业生产
  钢铁企业中智能制造生产线具有较高的综合性,在不同生产模式的融合应用下,可有效增强系统运行效率。首先,工业机器人拆捆功能的实现。依托于工业机器人,可将设备内的机械臂组件直接作用到是钢卷拆卸工序中,此过程中工业机器人可完全替代人工,且在相关操控参数的设定下,可实时对钢卷设施进行裁剪,以简化废料处理工序。其次,工业机器人取样功能的实现。依托于传感设备对设备中钢铁部件进行扫描,择取取样机中的模板,并按照相应程序自动将采样设备贴加标签,并传输到料斗装置中,此过程中无需人工进行操作便可实现全过程加工,提高实际操控精度。再次,工业机器人贴签功能的实现。在钢卷加工完成后,机器人可自动对其进行标签处理,在主操控系统集成功能的支持下,机器人可自动采集到钢卷的数据信息,然后通过信息反馈系统,自动打印出符合钢卷尺寸的相关参数信息并真空贴加到钢卷设施中。与此同时,在机械臂运行过程中,其可针对系统反馈的信息对机械臂的运行路径进行空间定位,以提高标签贴加的协调性,极大程度的解决人工贴签不规范的问题。最后,工业机器人行车功能的实现。钢铁生产与传输过程中,行车自动化、智能化的应用,可通过相应指令参数的设定,解决人工现场操控问题,其只需要在固有的路径内进行参数界定,便可实现自动化操控,确保钢卷吊运与库位之间的路径对接。从企业运作形式来看,无人行车功能的运用,可通过各类设备载体之间的集成功能,在整体操控体系下实现柔性化对接。例如,工业机器人在行驶过程中,可通过信息反馈功能,实时辨别出其他设备操控模式对现有行车路径所造成的影响,然后制定出最优路径,避免设备与设备之间产生冲突问题。在系统空间定位技术的支持下,无人行车可最大限度保证钢卷运输的时效性,保障企业安全、稳定的运行。
  (二)汽车企业生产
  汽车批量生产中,主要是以生产线运营模式为主,传统人工流水线的操作,俨然无法满足实际生产需求,且将加大企业的生产成本。通过引入工业机器人,则可在多处操作环节取代人工进行自动化、智能化操控,且在相关技术的更新下,自动生产线的性能也随之持续性优化。第一,在对汽车部件进行焊接时,由于生产线呈现出一定的固定性,在设定完操控程序之后,便可令设备在当前生产环节呈现出一定的空间属性,进而实现自动化操控。焊接工序的设定,则是在生产线传感器装置的辅助下,通过信息监测与反馈,对工业机器人焊接进行指令控制,保证焊接工序可正确作用到汽车部件中,当焊接完成后,可通过生产线的终端设备进行监测,分析出汽车部件焊接质量是否满足实际生产需求,此类自动化功能的实现,可进一步增强系统运行质量。第二,汽车部件在运输过程中,可通过工业机器人的自动分拣功能,将不同类型的汽车组件进行自动传输,且可针对配件属性自动切换为不同的抓取设备,此过程则是依托于视觉识别系统,查证出部件的类型,并将信息反馈到操控系统中,以驱动不同类型机械臂进行操作,达到资源节约的效用。第三,在对汽车部件进行喷涂作业时,传统人工操作将造成喷涂厚度不均匀的现象,影响汽车部件的外观。在工业机器人的应用下,则可进行规范化的外观喷涂,且各类喷涂参数的一致性,将减少部件之间的误差,提高汽车部件的美观度。第四,在汽车部件装配工序中,自动化装配可增强车体部件之间的契合性,在标准化参数的设定下,汽车内的相关部件无需通过人工组装,便可实现规范化装配,以增强汽车制造质量。   四、工业机器人在智能制造中的发展展望及相关建议
  (一)发展展望
  1.人机协同发展
  工业机器人在智能制造体系中起到的作用不言而喻,但是对于部分生产环节而言,人工也存在一定的无法替代性,这对于工业机器人的设计原则来讲,则可将工业机器人界定为辅助类操控程序,其在部分高精度、高危生产环节中替代人工,以此来提高工业生产的安全性能。对于此,工业机器人在未来发展过程中,必须加大操作人员与机械设备的协同能力,通过人机联动控制程序的设定,为工业机器人的现场运行提供人性化理念,这样便可有效保证机器人在实现智能化、自动化操控过程中,可以结合人工思维对当前操作工序进行精度化以及预期化的分析。工作人员在此过程中,则扮演着终端操控的角色,通过在系统后台了解到工业机器人在当前操控工序中呈现出的特性以及空间运动规律等,然后通过信息反馈分析出机器人在运行过程中存在的信息对接问题,这样便可有效对人员与机械设备操控系统提供一个感知途径,通过人们与机械设备的智能对话,实现设备本体的多方位联动操控,以此来增强智能制造质量。
  2.行业深化发展
  从各个行业的发展态势来看,工业机器人在智能制造产业中的应用范围最广,其本身受到信息技术、传感技术、识别技术、反馈技术的支持,可令智能制造实现多元化操作,以保证系统功能性的实现是建立在信息对接指令之上的。但从工业机器人本身所起到的生产价值来看,其不应仅仅局限于智能制造行业中,而应通过在其他行业领域的纵向渗透,令技术体系与行业发展形成精准对接,这样便可进一步深化工业机器人的实际效用,并可通过在不同行业中的应用产生信息反馈,同步作用到工业机器人设备体系的更新过程中,进一步完善工业机器人制造体系,加快行业转型速率,为工业机械在行业中的纵向化延伸提供基础保障。
  3.现场操控环境的发展
  从现有的工业机器人智能制造体系来讲,其一般属于相对静态的工作环境,通过相关指令以及信息系统的建设,令工业机器人在固有程序下完成机械化操作。但从工业机器人在行业领域中的发展态势来看,受到不同工作环境的影响,对工业机器人技术本身的实现路径具有一定约束。对于此,必须进一步加强工业机器人在极端环境中的操控性能,保证以技术为驱动建立出具有多方位性能的加工體系,令整个作业环境改变不会对机器人本身的操控精度以及操控质量造成影响,只有这样才可进一步深化工业机器人的应用效果,为我国智能制造业的多元化发展奠定坚实基础。
  (二)相关建议
  1.加大人才培养力度
  伴随着工业产业的优化升级,社会市场对工业机器人技术型人才呈现中一定的需求性,然而从行业与高校教育的对接形式来看,承接工业机器人技术体系建设的专业性人才较为匮乏,进而造成工业机器人技术的发展无法得到专业人才的支撑。对于此,必须加大人才培养力度深度,分析出学科教育与技术发展之间的关联性,同时政府部门应加大工业机器人技术体系的推动力量,在学科体系中加入机器人的研发程序以及智能制造相关联的知识内容,令机电一体化专业、机械加工专业可得到多元化理论支撑,保证学生在学习过程中可通过知识内容与实践内容,了解到工业机器人在市场运作过程中的推动效应,进一步为学生树立正确的学习意识,保证学生自有实践能力的提升。此外,教育院校可与技术性企业、生产性企业等进行联合办学,为学生提供实践化场地,以更为深度的解析出机器人构造以及性能在行业中发挥出的特性,增强学生的实践能力,为人才的针对化培养提供基础保障,满足社会市场对工业机器人人才的需求。
  2.加大技术创新力度
  从技术角度来看,我国工业机器人的发展时间较短,其在性能以及集成功能等方面存在一定的滞后性,甚至部分核心技术仍以国外引进为主,其本身自主品牌无法达到相应的操控精度。对于此,相关职能部门必须加大技术资源的投入力度,针对工业机器人在相关产业的实现价值,制定出全方位的技术更新体系,以此来缩减与世界工业强国之间的差距,进一步保证我国自主研发机器人可达到市场需求度,推动智能制造产业的发展。
  结语:
  综上所述,工业机器人可进一步推动智能制造产业的发展,依托于智能技术、信息技术等,将操控系统与设备载体进行连接,充分界定出不同操控工序下,机器人设备的实现属性,为整体智能产业提供精准的数据支撑,加快工业产业的升级。
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  作者简介:
  周旺发,1988年10月出生,男,汉,皖东至县,本科,助理工程师,毕业院校:天津职业技术师范大学,毕业专业:电气技术教育,研究方向:PLC控制技术。
  权利红,1986年12月出生,男,汉,山西,本科,无,研究方向:工业机器人及电子应用技术。
  薛强,1986年9月23日出生,男,汉,天津市津南区,本科,助理工程师,研究方向:机器人集成与应用。
  左玉梅,1992年8月1日出生,女,汉,河北,本科,无,研究方向:机电一体化。
  刘彦,1995年2月12日出生,男,汉,甘肃省天水市,大专,无,研究方向:工业机器人系统集成。
  (作者单位:1.天津博诺智创机器人技术有限公司;2.安徽博皖机器人有限公司)
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