工业机器人的基本认识

　摘要

改革开放以来，我国的工业经济和科技水平有了很大提高，许多新的科技成果在人民生活等各个领域得到了广泛应用，有力地推动了国家的繁荣。作为新型高精尖技术的代表，工业机器人在工业、民用和军用领域逐渐兴起，对现代社会的生产和生活方式产生了积极而重大的影响。工业机器人在工业生产中提高效率，降低成本，提高产品质量。作为工业互联网的枢纽，工业机器人正朝着数字化、智能化、人机合作、越来越多的新工业用户、小型化和轻量化方向发展。模拟化、无人值守、智能化生产模式已成为工厂转型的重要方向。在招聘工人困难、劳动力和原材料成本上升以及客户需求日益个性化的背景下，工业机器人的智能化和数字化发展正在加速。本文分析了工业机器人的技术发展及其应用，对工业机器人的技术发展进行了深入调查，以了解目前工业机器人在工业化中的实际应用。

　关键词：工业机器人；技术发展；应用

引言

工业机器人是社会经济和科学技术双重推动下的产物，包括计算机技术、机械技术、人工智能等领域。近年来近年来，工业机器人发展迅速。工业机器人的使用促进了工业生产各个环节管理的发展，给生产企业带来了规范和秩序，提高了公司的生产效率。根据国际机器人联合会（IFR）的数据报告，自2013年以来，自动化生产在全球范围内不断增加工业机器人的市场规模正以年均12%的速度快速增长。机器人的出现已成为未来制造业发展的主导趋势潜力。由于机器人智能的提高，工业机器人的应用范围不仅限于搬运、焊接、喷漆、装配、收集和放置方面，而且在食品、化学品、家具和家庭方面也有应用。建筑业和其他行业，如电器和采矿业，也正在成为工业机器人的新工业用户。近年来，由于传统制造业发展缓慢和人工智能的影响，企业纷纷转向自动化、数字化和智能化，以提高生产效率、管理效率和降低成本。目前，工业机器人的发展趋势主要是朝着人机协作、人工智能、新型工业用户、数字化、小型轻量化等五个方向发展。新冠肺炎爆发后，中国企业开始热衷于引进机器人和自动化技术。服务机器人通过帮助诊断、快速检测、精确测温和目标识别，协助进行疫情的智能诊断和治疗，减少医务人员的感染风险，提高管理和控制的效率。此外，还进一步强调了工业机器人在工业制造、物流和配送、餐饮和零售、安全巡逻、康复和保健方面的价值。

　一、工业机器人的组成结构与分类

　　（一）工业机器人组成结构

工业机器人可分为两种机械结构：并联和串联。当平行结构的一个轴工作时，另一个轴的协调原点保持不变，但序列结构的轴之间存在相互作用。第一代工业机器人主要采用串行模式，但随着技术的不断更新，并行模式逐渐被采用，串行模式的缺点可以得到更好的解决。并联设计的工业机器人不仅具有更高的硬度、更稳定的结构、更好地承受建筑物的荷载，而且制造精度更高。工业机器人通过视觉伺服系统实现感知，并通过伺服系统反馈为机器人调整位置状态提供依据。同时，视觉伺服该服务系统可以进一步优化工件识别、产品包装和质量检测，提高生产的整体质量部分传感器模块和内部传感器模块为提高机器人的智能化水平和行为能力提供了重要支持。同时，该系统可以获取人类难以检测的信息，用于调整和控制制造过程，避免各种异常情况的发生。

　（二）工业机器人的分类

从传统的做法来看，工业机器人的分类主要是根据主要技术的发展和环境承载能力的高低来确定的。从主要技术特征来看，工业机器人通常分为三代机器人：智能机器人、工业机器人教育和繁殖、离线编程机器人。持续更新的工业机器人可以带来功能的提升和优化，在生产和生活中为人们提供更高质量的服务。根据其工作能力，工业机器人可分为超大型机器人、大型机器人、中型机器人、小型机器人和微型机器人。在使用过程中，应正确分析工作所需的最大标称重量，并根据手册中规定的最大负载力选择合适的机器人类型，以避免浪费资源和损坏在机器上。在国家高度重视智能机器人研发的背景下，工业机器人即将迎来更好的政策和发展机遇，这将为智能机器人的推广和应用带来更大的发展空间，注入新的动能。在研究和开发工业机器人时，应注重分析应用范围、关键核心技术和最大工作能力等基本属性，并以此为标准进行划分。以应用领域作为划分工业机器人的依据时，不难发现，工业机器人在医学、矿业、社会经济生活等诸多领域都有广泛的应用，如装卸货等。它在军事领域的应用更为广泛，可以代替士兵在战场上完成一些危险的军事任务。

二、工业机器人的应用

　　（一）工业机器人技术在汽车生产中的应用

一般情况下，工业机器人在汽车生产中扮演着装配工、操作员和焊工的角色，主要用于焊接、胶合、弧焊和喷涂。如图所示，在汽车生产应用中，机器人在不同的生产环节中所占的比例不同。弧焊占16%，点焊占15%，装配占22%，油漆、冲压和铸造占3％。可以看出，工业机器人在汽车生产中起到了至关重要的作用。

1.焊接机器人

长期以来，焊接操作都是手工进行的，这增加了工人的劳动强度，导致焊接质量参差不齐，严重依赖于人类经验它不能适应汽车制造业的快速发展。焊接机器人可以解决这些问题。焊接机器人可以非常成功地解决这些问题，准确、稳定地进行焊接操作，最大限度地减少误差。焊接机器人可分为两类：点焊和电弧焊。点焊机器人的占地面积小而大的工作空间，使焊接点的精度在操作过程中得到适当控制，确保焊接点的质量。弧焊机器人工艺比较有几个步骤可分为引弧、焊接和熄弧，但这些步骤可在程序设置后自动完成，以确保高效准确的焊接。连同随着机器学习和控制技术的发展，焊接自动化正朝着完全自主的方向发展。焊接机器人可以使用视觉传感器独立地找到焊接目标用于电弧跟踪和自动送丝的焊缝初始位置。这确保了精确高效的焊接。

2.搬运机器人

一旦车辆的生产过程完成，处理是非常重要的。搬运机器人可以根据预先设定的程序进行精确的定位和搬运，不会对部件造成损坏，也不会出现错误的搬运位置。根据工件的形状和类型，搬运机器人可以在搬运机器人的末端安装不同的执行器，从而大大节省劳动力成本。

3.装配机器人

在传统的汽车生产线上，装配工作通常由人工完成，由于工人水平参差不齐，产出的汽车质量无法得到保证。装配机器人可以显著提高汽车装配的准确性，主要是通过传感器获取周围环境和待装配物体的信息，并通过末端执行器完成装配任务。在一些对精度要求比较严格的装配环节，如挡风玻璃的密封和喷涂，装配机器人发挥了关键作用，大大提高了装配的效率和质量。

4.喷涂机器人

汽车制造厂的通风条件很差，因此有害气体的涂层很难通风。当工人长期处于这种环境中时，他们的健康会受到严重威胁。喷雾机器人可以成功地避免这一点。喷雾机器人可以根据身体的形状选择不同的喷雾工具，并根据预先设定的喷雾程序进行操作。使用喷涂机器人不仅可以保护员工的健康和安全，还可以加快喷涂速度，避免错误，提高喷涂效率。

　（二）工业机器人技术在电气控制中的应用

1.电气设备控制

电气设备的控制具有非常专业的技术特征，是电气领域的研究重点。随着电气自动化技术的不断发展，自动化设备已成为工业生产的主体，在电气工业的发展中发挥了重要作用。目前，电气控制在计算机技术和智能技术的帮助下，总能实现智能化，完成设备控制更加灵活，始终保持最佳工作状态，提高工作效率，降低运行成本以换取劳动力成本和更大的利润。

2.电气日常操作

电气设备操作不当不仅影响生产效率，还会造成安全事故和严重的经济损失。为了加强电气设备规范化经营管理，工业企业采取多项措施，积极应用电气自动化技术，实现电气设备的自动化和智能化管理。面对复杂的系统和大量的电气设备，应用工业机器人技术可以简化电气设备的操作过程，通过鼠标和键盘完成对断路器和电气隔离开关的控制，并相应地调整励磁电流。通过控制系统掌握电气设备的运行情况，根据获取的信息支持日常管理，制定科学可靠的管理方法，有效满足日间复杂运行的需要，节省电气系统的控制时间，保持较高的控制效率。与以往的控制方法相比，工业机器人技术的支持进一步降低了劳动成本和劳动强度。

3.故障诊断应用

由于外界因素的干扰，电气设备的运行经常出现异常，如果不能在短时间内完成故障的诊断和定位，整个电气系统的运行状态就会受到影响，造成重大损害和损失。工业机器人技术在电气控制中的应用可以采集和处理设备随着功能的逐步完善，各种数据信息都可以存储。这样可以进一步提高工业机器人技术的应用水平该步骤简化了电气系统故障诊断过程，更准确地识别故障位置，分析并确定故障原因，并在此基础上采取有效措施解决故障问吧。确保电力系统能够及时恢复。在正常运行中满足生产要求。

4.电气设备应用

在实际生产中，必须保证电气设备的设计符合自动运行的基本要求，在设计中必须分析工业机器人的技术特点，确定其应用方向。电气设备系统的复杂性相对较高，涉及许多学科和技能。可以通过计算机设置一些算法，计算出电气设备系统的参数，进一步优化电气设备控制系统，提高实际运行效率。此外，电气设备的运行状态可以被动态监测，以支持电气控制。基于模拟电气系统运行的监测数据，对系统设备的开关值进行监测，如果发现异常，就会自动发出警报，必要时自动关闭某件电气设备，以避免故障范围进一步扩大。设备处于安全状态，损失被控制在最低限度。

　（三）工业机器人技术在现代生活中的应用

1.轮式机器人应用组合

人类和机器人之间越来越多的合作导致了协作型机器人的产生，以及这些小型机器人的市场应用逐渐增加。物流机器人的任务是在指定时间和地点完成货物装卸任务通常用于仓库、校园、港口和配送服务中心的货物布局。机器人被批准用于超市、银行、物流中心和物流中心，餐厅和服务机构。内部安装的智能系统可以根据语音指令或触摸屏为不同需求的客户完成服务。例如，库存机器人可以自己找到产品并完成对应的工作。它检查客户要求的信息，检索货物并将其提供给客户。与传统的人工操作相比，这种类型的机器人出错率较低，可以更有效地完成服务操作。

2.机器人进入便利店执行自动化服务

2020年8月，一个遥控机器人在日本东京进行了测试，它被用来补充物资，以提高效率，弥补人员的不足。这种类型的机器人形状类似于袋鼠，可以将产品放在便利店的货架上。便利店员工可以通过虚拟现实（VR）设备远程控制机器人。然后，货物被运输到到相应的货架上。然而，相同物品的摆放速度比手工慢了三秒，因此，便利店的机器人需要更新和优化，将机器人的速度提高到与手工相同的水平。

　结语

总的来说，我国发展工业机器人是非常必要的，它是应对制造业转型升级的必然选择，对人工智能领域无疑会起到推动作用。作为一个复杂而系统的项目，它不是一个人或一个公司。如果可以单打独斗，就要注重加强对实际情况的分析，积极引进国外先进经验，依靠高层的支持。加强优质人力资源、核心技术的创新和突破，用完善的公共服务成果实现整个行业的竞争力。作者希望学术界的每个人都能继续关注这些课题的研究，结合实际情况，从不同角度切入，提出更有效的建议。

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