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论述汽车智能制造过程中工业机器人的作用

2020-03-30 396 上传者：管理员

摘要：近些年来，随着经济和科技的迅猛发展，我国的汽车行业发展迅速，在当前全球汽车产业产品形态和生产方式正在发生深度变革的特殊时期，我国的汽车企业也在迎合时代的需求进行了制造升级。而为了进一步满足企业的发展需求，工业机器人在汽车行业得到了广泛的应用。机器人的加入，提高了汽车生产制造的质量，进而提高了生产效率、减少了人力成本，为实现智能化制造，促进产业融合发展意义深远。基于此，本文了解汽车生产线上工业机器人的特点，对工业机器人在汽车智能制造中的应用优势进行了探讨，并对其未来的发展趋势进行了研究，以期提供参考。

关键词：
工业机器人
应用
智能制造
汽车
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随着全球经济的不断发展，人们生活水平有了很大的提高，汽车销量近年持续增长，汽车更新换代速度很快，传统的汽车工业生产规模已经不能满足目前的市场，随着工业4.0的提出，对汽车在大批量的生产过程中提出了新的要求，对汽车工厂的自动化车间提出了更高的要求，工业机器人在汽车智能制造过程中起着重要的作用。美国、德国、日本等国家在汽车制造技术方面一直占据主导的地位，我国汽车行业发展起步晚，但发展迅速，目前国产汽车的技术已经很先进，但是工厂自动化水平仍有待加强，许多工厂只是某个车间有机器人，大部分还是靠的人工操作。工业机器人应用在汽车智能制造中，不仅可以提高生产效率，从长远看，还可以节约成本。

1、工业机器人的概况

工业机器人是机器人按照用途分类的一个类别，是一种面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它可以靠自身的动力和控制能力来实现工厂成产中各种工作。它可以接受人类的指挥，也可以按照预先编排的程序进行工作。现在的大部分工业机器人具有人工智能技术，可以根据示教动作、传感器、视觉等来修正自己的动作。目前越来越多的汽车制造企业开始用工业机器人代替人进行工作，一个主要原因是因为人力成本逐渐上升，而机器人价格逐年下降。在节约成本的基础上，机器人还可以高效率得完成工作。因此，工业机器人的应用越来越广泛，其与汽车制造业的结合也越来越密切，在汽车制造业中的价值也越来越明显。

2、工业机器人在汽车制造领域的应用意义

汽车制造业其实是一种流水线式的装备工作，工业机器人应用到汽车制造业中，扮演装配工、操作工、焊接工、搬运工等不同的角色，完成焊接、弧焊、喷涂、涂胶等不同工作。同时，机器人可以在高温、低温、有毒等恶劣环境下工作，并且可以完成繁琐、单调的生产工作，保证了汽车制造业产品的质量，大大提高了生产效率。根据调查数据显示，工业机器人在汽车生产的不同环节中所占的比例不一样，在点焊中占15%，在弧焊中占16%，在喷漆中占3%，在冲压中占3%，在铸造中占3%，在搬运中占13%，在组装中占22%，可以发现工业机器人在汽车生产中的重要选地位。

工业机器人两个重要的功能是运动控制功能和示教再现功能。通过运动控制功能可以使机器人的姿态、位置和速度发生改变；通过示教再现功能，把机器人要执行的动作信息、运动轨迹和操作位置等信息传达给机器人，机器人依靠记忆系统存储这些信息，在下一次接到指令时候就可以根据存储的信息自动进行操作。由于工业机器人的优点比较多，在汽车自动化生产中得到了广泛的应用，比如：搬运机器人、焊接机器人、喷漆和喷涂机器人、装配机器人、检测机器人。

3、工业机器人在汽车智能制造中的应用

3.1 搬运机器人

工业机器人在汽车制造业中最重要的应用就是对汽车各个部分零件进行搬运。搬运机器人可以在汽车生产过程中装货、卸货以及抓取零件、码垛等。在机器人的末端法兰盘安装手爪，机器人的手爪设计一般比较灵活，可以灵活、稳定的去指定的地点抓取汽车零部件，并且搬运到指定的位置完成操作。在整个工作过程中，速度快、定位准确、运行平稳、并且对零部件的损坏小。由于汽车零部件位置不一样、大小不一样，操作人员只需要根据汽车零部件的不同位置和不同形状，在机器人末端安装不同型号的抓放装置，就可以完成不同型号汽车零部件的搬运和组装工作，从而节约资源、提高工作效率，并且保障的工作的安全性。

3.2 焊接机器人

在汽车制造中，焊接机器人主要用于对汽车车身进行焊接，焊接机器人应用比较多的是点焊和弧焊。点焊机器人在汽车制造业中应用比较广泛，根据有关数据统计表明，每一辆汽车车身上大约有3000-4000个焊接点，其中60%都是由机器人来完成的[3]。电焊机器人在焊接工作中，工作环境宽敞、占地面积小、可以处理焊接过程中的高温火花，并且可以很好的控制焊接点位置精度，提高焊接的质量和速度，保证工作的效率。在有熔化极焊接和非熔化极焊接工作中，弧焊机器人的应用比较多，可以完成自动化送丝，熔化电极，可以保护焊接工作，提高了焊接的质量和速度，得到了许多企业的认可。

3.3 喷漆和喷涂机器人

喷漆和喷涂机器人主要对汽车车身外部进行喷漆，对汽车车身连接处进行涂胶。为了保证动作的灵活性，喷漆和喷涂机器人的自由度一般大于5。在喷漆前给机器人安装合适的喷漆枪和喷漆泵等，机器人可以根据车身的形状和大小选择适合的喷漆工具，同时在机器人运行程序中添加车身喷涂的程序，设置喷涂的参数，机器人按照要求对车身进行喷漆，并且喷漆准确、均匀、速度快。

给机器人安装胶枪和胶泵，可以对车身连接处进行封胶，机器人按照设定程序，根据车身的材料和特性，对不同位置喷涂不同厚度和不同形状的胶，防止浪费。在喷漆和喷涂过程中，机器人可以在宽敞的空间中进行复杂的轨迹工作和一些灵活性比较强的工作，不仅可以提升喷漆的质量，还可以提高原料的利用率，为后期的操作和维护做好保障。

3.4 装配机器人

装配机器人主要在汽车生产中对汽车零部件进行装配，比如发动机、车灯、仪表盘、电池等。装配机器人中安装了视觉传感器、听觉传感器、触觉传感器等多个传感器，可以顺利完成装配工作。在装配过程中，提高了汽车零配件的安装精度，提高了装配的速度和准确率，减轻了工作人员的劳动强度。

3.5 检测机器人

检测机器人主要检测汽车零部件的尺寸，还可以对零部件进行自动分类，大大降低了工作人员的工作量，提高了生产效率。汽车在生产后需要进行严格的检测，保证没有问题，才能投入市场。利用机器人中视觉传感器和测量控制模板，代替人工对汽车进行检测。视觉传感器获取一定的图像信息，然后和计算机中的模型进行对比，实际尺寸和模型中尺寸是否一致，判断误差大小，对后期改进生产工艺，减少误差提供帮助。利用机器人来检测，不仅可以提高检测速度，还可以提高检测的准确性。工业机器人在汽车智能制造中的应用除以上外，还有冲压、铸造、激光加工、液体物质填充等机器人。

4、未来发展前景

工业机器人应用的领域主要有以下两个方面：一是在危险、环境恶劣的条件下代替人工工作；二是随着人力资源短缺，劳动力成本的上升，机器人代替人工在流水线工作。近年来，我国对工业机器人的需求持续增长，汽车制造行业更是需要工业机器人。未来工业机器人将会朝着更仿生化、更智能化发展，在汽车制造行业的应用将会越来越普及，完全代替人工工作，促进我国汽车制造行业的发展。

5、结束语

随着科技和经济的发展，汽车行业发展迅速，汽车制造业趋于自动化生产，工业机器人在汽车智能制造中的应用会越来越普及。把工业机器人应用到汽车的生产制造中，不仅可以提高生产效率，提高生产的安全性，减轻工作人员劳动强度，还可以节约成本，因此，汽车企业从不同角度出发对机器人在汽车制造业中的应用进行研究很有必要。

参考文献：

[1]于帅.汽车智能制造中机器人的应用[J].通讯世界,2018(09):276-277.

[2]林理英.对机器人在汽车智能制造中的实践运用探索[J].山东工业技术,2018(13):34.

[3]候海,伍春霞.机器人在汽车智能制造中的应用[J].智慧工厂,2017(01):87-89.

[4]宋丽军.工业机器人在智能制造中的应用[J].金属加工(冷加工),2014(12):29-30.

杨惠.工业机器人在汽车智能制造中的应用[J].数码世界,2019,(3):266-267.