工业机器人的基本应用

罗 钶

（福建水利电力职业技术学院，永安 366000）

过去的几十年中，凭借劳动力成本低廉的优势，我国制造业获得飞速发展，我国也成为制造大国。然而近几年，我国制造业的环境产生了巨大的变革，企业面临着用工荒的问题。人口的增加速率下滑，导致我国劳动力的稀缺，造成劳动力成本上升。东南亚国家劳动力资源丰富，价格低廉，这导致一些劳动型密集的企业离开了中国。工业4.0的时代即将来临，工业机器人将促进我国产业结构的转型，工业机器人的出现不仅可以解决用工荒的问题，还可以使得生产效率和生产质量得到大幅度的提高。

1 工业机器人

工业机器人是具有多关节和多自由度的机电一体化装置。从20世纪90年代发展至今，工业机器人技术朝着具有行走能力、多种感觉能力、对作业环境适应能力以及自学能力的方向发展。具有视觉、触觉、高度灵活、可以自行移动的机器人相继问世，被使用于高精密装备、各种恶劣环境、核工业等领域。

工业机器人主要由三部分组成，它们分别为机械本体部分、传感感知部分、控制驱动部分组成，如图1所示。其中，机械本体部分用于实现各种复杂的动作，和人类四肢的功能非常相似。传感部分用于感知内部和外部的信息，相当于人类的感官系统，控制机器人完成各种动作，相当于人类的大脑。工业领域中使用的机器人大致有以下几个显著的特征：可编程、拟人化、通用型、可以在恶劣的环境中完成高危的任务。

图1 工业机器人组成

2 工业机器人的控制系统

2.1 主要特点

常见的工业机器人有四至六个关节，每个关节由一个伺服系统控制，工业中常用的为四关节和六关节的机器人。工业机器人可以根据作业内容的不同，更换运动的模式和坐标系。工业机器人作业时有多种路径和方法的选择，通过算法找出最优的路径和方法。

2.2 主要功能

工业机器人的控制系统的主要功能有：可以对工业机器人的位置、速度、加速度等进行控制；方便人机交互，现场人员可以直接对工业机器人进行指令操作；工业机器人可以判断外部的状态，并且自适应；能够和外部设备通信；具有故障诊断、监视等功能。

3 工业机器人在各个领域的应用

自动化领域中常用的机器人有：检测型、焊接型、搬运型、喷涂型、打磨型。检测工业机器人主要是对零部件的尺寸进行测量、颜色形状的分辨，代替人工的检测，保证产品的质量，剔除不合格的产品。焊接工业机器人运用得最广泛，在汽车行业已经成了必备的自动化装置，通常用于焊接车身结构。搬运工业机器人大大减少了人类劳动力的输出，主要用以货物的搬运码垛、上下料等。

3.1 焊接机器人

相对人工焊接，工业机器人的运动要平稳得多，所以焊接质量高、稳定。焊接的工作环境一般比较差，使用工业机器人代替人工焊接，可以避免电焊弧光对人体的伤害，避免电焊烟雾对长期作业人员肺部造成不可逆的伤害。

3.2 装配机器人

装配机器人一般由机器人本体、控制系统、示教器、末端执行器组成，其中，末端执行器根据装配的对象不同，有不同的设计。装配机器人是自动化生产领域中的重要设备，通过传感器获取环境和装配对象的信息，从而实现自动组装的功能。

3.3 码垛机器人

目前，工业机器人的负载可以满足绝大部分企业的要求。码垛机器人可以将物料有序地摆放整齐，降低劳动力的输出，同时，在一些恶劣的环境中，可以保障人身的安全。

3.4 喷涂机器人

随着社会的发展，人们越来越注重生活质量和身体健康。长期从事喷涂作业，会对人体造成严重的损害，喷涂机器人的出现，保证了工作人员的身体健康，也解决了企业用工荒的问题。在程序的控制下，喷涂效率以及质量都得到了提高。

4 结语

随着用工成本提升和制造业持续转型升级，工业机器人已经不再局限于汽车生产这单一领域，而是快速面向3C装配、定制化生产、个体作坊等领域。在中国制造2025的大背景下，工业机器人技术拥有良好的发展前景。

[1]刘松国.六自由度串联机器人运动优化与轨迹跟踪控制研究[D].杭州：浙江大学，2009：8.

[2]顾震宇.全球工业机器人产业现状与趋势[J].机电一体化，2006，12（2）：6-9.

[3]李允明.国外仿人机器人发展概况[J].机器人，2005，27（6）：561-567.

[4]Saeed B Niku.机器人学导论——分析、控制及应用[M].北京：电子工业出版社，2013．

[5]孙志杰，王善军，张雪鑫.工业机器人发展现状与趋势[J].吉林工程技术师范学院学报，2011，27（7）：61-62.