工业机器人的技术发展及其应用研究

陈丽芳 本溪市机电工程学校

工业机器人的技术发展及其应用研究

陈丽芳 本溪市机电工程学校

伴随着经济全球化的模式改变，制造业的格局也在发生着翻天覆地的变化，同时，劳动力成本在不断的提高，大量的劳动密集型产业也在不断的转型与升级，对于美国以及一些发达国家的传统制造行业给我国带来了极大的反思，工业机器人由于其具有较高的工作效率和极强的稳定性，且重复精度良好，可以在较为复杂恶劣的情况下进行作业，由此便在众多劳动密集型行业发挥着极大的重要作用，工业机器人的起源与发展经历了一系列的阶段，同时，也在应用领域中不断的拓展。

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1 工业机器人起源及发展

1938年3月第一次出现了搬运机器人模型的报道，这款机器人是通过电动机来实现5个轴的运动，在1954年，George Charles Devol申请了一款机器人的专利，这也是全球第一台数字化可编程的现代工业机器人，通过液压的驱动来进行程序编译，1969年Victor Scheinman发明了斯坦福机械臂，是6轴铰接时机器人，可以在一定空间之内使机械臂任意的进行运动，而不断的发展，工业机器人不断的被研制，就目前来看，国际上领先的四大标杆企业主要有瑞典ABB、德国KUKA、日本FANUC和日本安川电机，工业机器人的数量也在不断的增加，领域也得到不断的拓展。

2 工业机器人的特点

工业机器人是朝着“高速、高精、重载、轻量化和智能化”的方向去发展，由此，工业机器人的特点主要有以下几个：

（1）先进制造技术于一体，是工业自动化高水平的体现。工业机器人主要是通过对过程进行实施和控制，优化与调度，管理与决策，从而将精密化、柔性化、智能化与软件应用开发等一系列先进技术进行结合，降低成本，增加产量。

（2）工业机器人通过精细的制造与加工，可以说是计算机与动力机械的一种延续，是数字化与自动，网络化与智能化的重要结合手段。

（3）应用领域广泛。工业机器人在生产过程中的关键设备可以用于制造、安装、检测等的各个生产环节之中，其技术可以应用到冶金、烟草、医疗、教育、汽车零部件等诸多领域及行业。

（4）工业机器人是多种交叉学科的融合，比如将工业机器人的控制技术、激光的加工技术、只能的测量技术等进行一体化设计，是一种技术的综合体。

3 工业机器人核心部件研制的关键技术

一般来说，工业机器人的核心部件主要有高精度减速机、电机和高精度伺服驱动器以及机器人控制系统三大部分。而这三部分核心部件研制的关键技术主要有以下几种：

3.1 材料成型控制技术

RA减速机的减速齿轮必须需要具有非常强的耐磨性和高刚性才能确保精度精准，因而对于材料的成型要求很高，尤其体现在对材料化学元素、含量、金相组织控制，以及超常规热处理工艺方面。

3.2 精密装配技术

工业机器人的减速器要符合实际产品的装配，需要精密度的装配技术，且要配备精密的装配夹具，才能确保RV的轴测斜为零，并且一定要具有额定的静刚度。

3.3 快速响应伺服控制技术

机器人的电机驱动机主要有位置环，速度环和电流环，机器人专用电机对力矩的变化相应必须具有快速性，因而，驱动器的内环深度控制是最主要的关键技术，同时，要对内部预测模型进行闭环的优化策略，这也是实现快速稳定的伺服相应的必备途径。

3.4 在线参数自整定技术

这一技术主要可以实现机器人系统参数的辨识功能，通过在线参数的不断优化，来进行辨识算法，这样可以使伺服驱动器根据实际情况进行判断，来进行智能的调整，满足不同工作情况的需求。

4 工业机器人在制造业中的应用

4.1 基于PAD示教的船舶焊接机器人

船舶行业的制造中有许多的焊接工作是需要人工进行操作的，以焊接机器人来代替人工完成焊接是未来船舶焊接的主要发展方向，由于船舶的体积比较庞大，因而需要通过移动的焊接机器人来完成焊接的工作，当进行双壳体船焊接的时候，结构具有一定的特殊性，因为只能有一个封闭的结构，且只能过一个人，里面有许多的烟等有毒气体，这样恶劣的环境之下，通过船舶焊接机器人便可顺利完成。

4.2 白车身焊接机器人

白车身的生产是大批量的，且要高效率的，而且焊点多达4000——5000个之多，白车身焊接机器人正在朝着高度自动化的方向去发展，来完成大规模的定制生产线的发展，德国KUKA公司为奔驰、大众、宝马、福特等整车企业所研制的白车身焊接生产线，其生产线上的机器人占有率已经高达98%以上，意大利COMAU公司在焊接生产线领域也是处于领先地位，其研制的焊接机器人可以同时处理4种以上的不同车型。

4.3 搬运机器人

搬运机器人在物流领域中发挥着重要的作用，物流行业是需要快速高效的进行整个产品的搬运，应用于此领域的搬运机器人则通常是六轴机器人或是四轴机器人，六轴机器人主要应用于较为重的货物搬运，比如重型零部件的起吊、车身的转动等，四轴机器人则由于轴数较少，运动轨迹比较接近于直线，一般适用于高速的包装和码垛的工作。

除此之外，工业机器人的应用主要还有装配和拆卸双功能的机器人、打磨抛光机器人、移动式的工业机器人以及缝纫机器人等诸多领域的应用，并不断的朝着更加智能化的方向发展。

[1]李瑞峰．中国工业机器人产业化发展战略［J］．航空制造技术，2010(09):32-38

陈丽芳（1969—）女，汉族，辽宁辽阳县人，学历，本科，高级讲师，工作单位，本溪市机电工程学校，研究方向：机电技术应用教学工作。