工業(yè)機器人在智能制造中的實際運用獲獎科研報告

工業(yè)機器人在智能制造中的實際運用獲獎科研報告【摘

要】工業(yè)產(chǎn)業(yè)智能化的實現(xiàn)，標志著我國已經(jīng)步入到工業(yè)生產(chǎn)強國之列，全自動生產(chǎn)模式極大緩解企業(yè)人力資源的投入壓力，增強企業(yè)的經(jīng)濟收益?；诖?，文章以工業(yè)機器人為切入點，分析我國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀，闡述工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用優(yōu)勢，并對工業(yè)機器人在智能制造體系中的應(yīng)用及前景進行研究。

【關(guān)鍵詞】工業(yè)機器人;智能制造;工業(yè)生產(chǎn)

引言：

工業(yè)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級下，為我國經(jīng)濟實力整體提升奠定堅實基礎(chǔ)。通過智能技術(shù)、自動化技術(shù)的更新，其在工業(yè)制造產(chǎn)業(yè)中，可實現(xiàn)高效率、高質(zhì)量、柔性化的機械加工，保證實際生產(chǎn)與預(yù)期制定的目標形成精準對接，以此來有效規(guī)避工業(yè)生產(chǎn)中的誤差問題。工業(yè)機器人作為近年來的新興技術(shù)載體，通過智能技術(shù)的實現(xiàn)，可保證在固有生產(chǎn)空間下依托于模糊算法、網(wǎng)絡(luò)算法等，對當前運行軌跡進行監(jiān)測，并通過設(shè)備載體實現(xiàn)精度化操控，以此來增強智能制造產(chǎn)業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。本文則是針對工業(yè)機器人在智能制造中的實際應(yīng)用進行探討，僅供參考。

一、我國工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀

從現(xiàn)有的社會發(fā)展形勢來看，工業(yè)機器人在各個領(lǐng)域中的應(yīng)用優(yōu)勢逐漸加大，特別是對于自主類研發(fā)體系來講，其可有效縮短我國與發(fā)達國家的工業(yè)生產(chǎn)差距。但從工業(yè)機器人實際研發(fā)進度來看，與工業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)達國家相比，我國工業(yè)機器人的研發(fā)正處于初步階段。從上世紀60年代末，國外工業(yè)機器人制造體系的建設(shè)，極大推動整個工業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，在我國相關(guān)政策的落實下，以市場驅(qū)動為核心的工業(yè)機器人技術(shù)逐漸在市場中嶄露頭角。伴隨著我國科學(xué)技術(shù)水平的不斷提升，工業(yè)機器人也不僅僅局限在工業(yè)生產(chǎn)制造過程中，而是通過教育、醫(yī)療器械等方面的綜合化應(yīng)用，實現(xiàn)了全面推動工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。

在工業(yè)機器人的應(yīng)用下，可有效提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性、精度性以及對工作人員進行減負。例如，通過工業(yè)機器人實現(xiàn)電弧焊、噴涂以及物品傳輸?shù)?，整個自動化體系無需人工進行操作，這樣便可有效降低因人工操作不規(guī)范運行所產(chǎn)生的安全問題。此外，在信息技術(shù)、識別技術(shù)、VR技術(shù)等綜合應(yīng)用下，可以進一步保證工業(yè)生產(chǎn)中智能化與自動化的有機結(jié)合，令產(chǎn)品生產(chǎn)達到保質(zhì)保量的實際效用。

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)調(diào)查顯示2010年到2020年期間，我國工業(yè)機器人已經(jīng)由原有的16.6萬臺銷售額上升到32.8萬臺的銷售數(shù)量，其已經(jīng)占據(jù)全世界工業(yè)機器人總銷售額的32%。從數(shù)據(jù)中可以看出，工業(yè)機器人在實際應(yīng)用過程中所呈現(xiàn)出的優(yōu)勢處于逐步上升狀態(tài)，這對于我國工業(yè)生產(chǎn)以及機器人制造產(chǎn)業(yè)來講，則可為其提供豐富的利潤進一步達到以經(jīng)濟利潤為反饋的技術(shù)創(chuàng)新，為我國機器人自主研發(fā)體系的完善奠定堅實基礎(chǔ)。

二、工業(yè)機器人在智能制造中的應(yīng)用優(yōu)勢

（一）增強生產(chǎn)效益

傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中，是以人力資源作為產(chǎn)品生產(chǎn)線的主要載體，通過人工完成各類機械部件的操控以及加工，這對于生產(chǎn)型企業(yè)來講，人力資源不僅消耗大量的生產(chǎn)成本，而且人們在工作過程中一旦出現(xiàn)環(huán)節(jié)性錯誤問題，則必然造成整個生產(chǎn)線面臨著產(chǎn)品部件誤差的嚴重現(xiàn)象，進而令整個企業(yè)面臨著經(jīng)濟損失。依托于工業(yè)機器人，則可在工業(yè)生產(chǎn)過程中實現(xiàn)自動化、智能化操控，且工業(yè)機器人在運行過程中完全依靠系統(tǒng)指令無需承受工業(yè)高強度生產(chǎn)所產(chǎn)生的人類負面情緒問題，這樣依托于系統(tǒng)設(shè)備參數(shù)的設(shè)定，可有效保證整個生產(chǎn)工序的精度性與穩(wěn)定性，進而為企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟效益。

（二）實現(xiàn)柔性化生產(chǎn)

從設(shè)備組成方面，綜合型系統(tǒng)在執(zhí)行指令的過程中，可通過功能拓展實現(xiàn)與其他設(shè)備的有效鏈接，保證在生產(chǎn)過程中可以通過集成系統(tǒng)的多節(jié)點指令下達實現(xiàn)柔性化操作。這對于企業(yè)而言，可有效保證在現(xiàn)有的生產(chǎn)結(jié)構(gòu)內(nèi)機器人與其它操作設(shè)備的穿插式應(yīng)用，提高工業(yè)生產(chǎn)柔性。例如，通過在生產(chǎn)設(shè)備上安裝傳感部件，可對生產(chǎn)線上的工作狀態(tài)進行掃描，分析出生產(chǎn)設(shè)備的運行信息，并實時反饋到工業(yè)機器人中，令工業(yè)機器人下達操控指令，完成系統(tǒng)化操控，提高實際制造精度。

三、工業(yè)機器人在智能制造中的實際運用

（一）鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)

鋼鐵企業(yè)中智能制造生產(chǎn)線具有較高的綜合性，在不同生產(chǎn)模式的融合應(yīng)用下，可有效增強系統(tǒng)運行效率。首先，工業(yè)機器人拆捆功能的實現(xiàn)。依托于工業(yè)機器人，可將設(shè)備內(nèi)的機械臂組件直接作用到是鋼卷拆卸工序中，此過程中工業(yè)機器人可完全替代人工，且在相關(guān)操控參數(shù)的設(shè)定下，可實時對鋼卷設(shè)施進行裁剪，以簡化廢料處理工序。其次，工業(yè)機器人取樣功能的實現(xiàn)。依托于傳感設(shè)備對設(shè)備中鋼鐵部件進行掃描，擇取取樣機中的模板，并按照相應(yīng)程序自動將采樣設(shè)備貼加標簽，并傳輸?shù)搅隙费b置中，此過程中無需人工進行操作便可實現(xiàn)全過程加工，提高實際操控精度。再次，工業(yè)機器人貼簽功能的實現(xiàn)。在鋼卷加工完成后，機器人可自動對其進行標簽處理，在主操控系統(tǒng)集成功能的支持下，機器人可自動采集到鋼卷的數(shù)據(jù)信息，然后通過信息反饋系統(tǒng)，自動打印出符合鋼卷尺寸的相關(guān)參數(shù)信息并真空貼加到鋼卷設(shè)施中。與此同時，在機械臂運行過程中，其可針對系統(tǒng)反饋的信息對機械臂的運行路徑進行空間定位，以提高標簽貼加的協(xié)調(diào)性，極大程度的解決人工貼簽不規(guī)范的問題。最后，工業(yè)機器人行車功能的實現(xiàn)。鋼鐵生產(chǎn)與傳輸過程中，行車自動化、智能化的應(yīng)用，可通過相應(yīng)指令參數(shù)的設(shè)定，解決人工現(xiàn)場操控問題，其只需要在固有的路徑內(nèi)進行參數(shù)界定，便可實現(xiàn)自動化操控，確保鋼卷吊運與庫位之間的路徑對接。從企業(yè)運作形式來看，無人行車功能的運用，可通過各類設(shè)備載體之間的集成功能，在整體操控體系下實現(xiàn)柔性化對接。例如，工業(yè)機器人在行駛過程中，可通過信息反饋功能，實時辨別出其他設(shè)備操控模式對現(xiàn)有行車路徑所造成的影響，然后制定出最優(yōu)路徑，避免設(shè)備與設(shè)備之間產(chǎn)生沖突問題。在系統(tǒng)空間定位技術(shù)的支持下，無人行車可最大限度保證鋼卷運輸?shù)臅r效性，保障企業(yè)安全、穩(wěn)定的運行。

（二）汽車企業(yè)生產(chǎn)

汽車批量生產(chǎn)中，主要是以生產(chǎn)線運營模式為主，傳統(tǒng)人工流水線的操作，儼然無法滿足實際生產(chǎn)需求，且將加大企業(yè)的生產(chǎn)成本。通過引入工業(yè)機器人，則可在多處操作環(huán)節(jié)取代人工進行自動化、智能化操控，且在相關(guān)技術(shù)的更新下，自動生產(chǎn)線的性能也隨之持續(xù)性優(yōu)化。第一，在對汽車部件進行焊接時，由于生產(chǎn)線呈現(xiàn)出一定的固定性，在設(shè)定完操控程序之后，便可令設(shè)備在當前生產(chǎn)環(huán)節(jié)呈現(xiàn)出一定的空間屬性，進而實現(xiàn)自動化操控。焊接工序的設(shè)定，則是在生產(chǎn)線傳感器裝置的輔助下，通過信息監(jiān)測與反饋，對工業(yè)機器人焊接進行指令控制，保證焊接工序可正確作用到汽車部件中，當焊接完成后，可通過生產(chǎn)線的終端設(shè)備進行監(jiān)測，分析出汽車部件焊接質(zhì)量是否滿足實際生產(chǎn)需求，此類自動化功能的實現(xiàn)，可進一步增強系統(tǒng)運行質(zhì)量。第二，汽車部件在運輸過程中，可通過工業(yè)機器人的自動分揀功能，將不同類型的汽車組件進行自動傳輸，且可針對配件屬性自動切換為不同的抓取設(shè)備，此過程則是依托于視覺識別系統(tǒng)，查證出部件的類型，并將信息反饋到操控系統(tǒng)中，以驅(qū)動不同類型機械臂進行操作，達到資源節(jié)約的效用。第三，在對汽車部件進行噴涂作業(yè)時，傳統(tǒng)人工操作將造成噴涂厚度不均勻的現(xiàn)象，影響汽車部件的外觀。在工業(yè)機器人的應(yīng)用下，則可進行規(guī)范化的外觀噴涂，且各類噴涂參數(shù)的一致性，將減少部件之間的誤差，提高汽車部件的美觀度。第四，在汽車部件裝配工序中，自動化裝配可增強車體部件之間的契合性，在標準化參數(shù)的設(shè)定下，汽車內(nèi)的相關(guān)部件無需通過人工組裝，便可實現(xiàn)規(guī)范化裝配，以增強汽車制造質(zhì)量。

四、工業(yè)機器人在智能制造中的發(fā)展展望及相關(guān)建議

（一）發(fā)展展望

1.人機協(xié)同發(fā)展

工業(yè)機器人在智能制造體系中起到的作用不言而喻，但是對于部分生產(chǎn)環(huán)節(jié)而言，人工也存在一定的無法替代性，這對于工業(yè)機器人的設(shè)計原則來講，則可將工業(yè)機器人界定為輔助類操控程序，其在部分高精度、高危生產(chǎn)環(huán)節(jié)中替代人工，以此來提高工業(yè)生產(chǎn)的安全性能。對于此，工業(yè)機器人在未來發(fā)展過程中，必須加大操作人員與機械設(shè)備的協(xié)同能力，通過人機聯(lián)動控制程序的設(shè)定，為工業(yè)機器人的現(xiàn)場運行提供人性化理念，這樣便可有效保證機器人在實現(xiàn)智能化、自動化操控過程中，可以結(jié)合人工思維對當前操作工序進行精度化以及預(yù)期化的分析。工作人員在此過程中，則扮演著終端操控的角色，通過在系統(tǒng)后臺了解到工業(yè)機器人在當前操控工序中呈現(xiàn)出的特性以及空間運動規(guī)律等，然后通過信息反饋分析出機器人在運行過程中存在的信息對接問題，這樣便可有效對人員與機械設(shè)備操控系統(tǒng)提供一個感知途徑，通過人們與機械設(shè)備的智能對話，實現(xiàn)設(shè)備本體的多方位聯(lián)動操控，以此來增強智能制造質(zhì)量。

2.行業(yè)深化發(fā)展

從各個行業(yè)的發(fā)展態(tài)勢來看，工業(yè)機器人在智能制造產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用范圍最廣，其本身受到信息技術(shù)、傳感技術(shù)、識別技術(shù)、反饋技術(shù)的支持，可令智能制造實現(xiàn)多元化操作，以保證系統(tǒng)功能性的實現(xiàn)是建立在信息對接指令之上的。但從工業(yè)機器人本身所起到的生產(chǎn)價值來看，其不應(yīng)僅僅局限于智能制造行業(yè)中，而應(yīng)通過在其他行業(yè)領(lǐng)域的縱向滲透，令技術(shù)體系與行業(yè)發(fā)展形成精準對接，這樣便可進一步深化工業(yè)機器人的實際效用，并可通過在不同行業(yè)中的應(yīng)用產(chǎn)生信息反饋，同步作用到工業(yè)機器人設(shè)備體系的更新過程中，進一步完善工業(yè)機器人制造體系，加快行業(yè)轉(zhuǎn)型速率，為工業(yè)機械在行業(yè)中的縱向化延伸提供基礎(chǔ)保障。

3.現(xiàn)場操控環(huán)境的發(fā)展

從現(xiàn)有的工業(yè)機器人智能制造體系來講，其一般屬于相對靜態(tài)的工作環(huán)境，通過相關(guān)指令以及信息系統(tǒng)的建設(shè)，令工業(yè)機器人在固有程序下完成機械化操作。但從工業(yè)機器人在行業(yè)領(lǐng)域中的發(fā)展態(tài)勢來看，受到不同工作環(huán)境的影響，對工業(yè)機器人技術(shù)本身的實現(xiàn)路徑具有一定約束。對于此，必須進一步加強工業(yè)機器人在極端環(huán)境中的操控性能，保證以技術(shù)為驅(qū)動建立出具有多方位性能的加工體系，令整個作業(yè)環(huán)境改變不會對機器人本身的操控精度以及操控質(zhì)量造成影響，只有這樣才可進一步深化工業(yè)機器人的應(yīng)用效果，為我國智能制造業(yè)的多元化發(fā)展奠定堅實基礎(chǔ)。

（二）相關(guān)建議

1.加大人才培養(yǎng)力度

伴隨著工業(yè)產(chǎn)業(yè)的優(yōu)化升級，社會市場對工業(yè)機器人技術(shù)型人才呈現(xiàn)中一定的需求性，然而從行業(yè)與高校教育的對接形式來看，承接工業(yè)機器人技術(shù)體系建設(shè)的專業(yè)性人才較為匱乏，進而造成工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展無法得到專業(yè)人才的支撐。對于此，必須加大人才培養(yǎng)力度深度，分析出學(xué)科教育與技術(shù)發(fā)展之間的關(guān)聯(lián)性，同時政府部門應(yīng)加大工業(yè)機器人技術(shù)體系的推動力量，在學(xué)科體系中加入機器人的研發(fā)程序以及智能制造相關(guān)聯(lián)的知識內(nèi)容，令機電一體化專業(yè)、機械加工專業(yè)可得到多元化理論支撐，保證學(xué)生在學(xué)習過程中可通過知識內(nèi)容與實踐內(nèi)容，了解到工業(yè)機器人在市場運作過程中的推動效應(yīng)，進一步為學(xué)生樹立正確的學(xué)習意識，保證學(xué)生自有實踐能力的提升。此外，教育院校可與技術(shù)性企業(yè)、生產(chǎn)性企業(yè)等進行聯(lián)合辦學(xué)，為學(xué)生提供實踐化場地，以更為深度的解析出機器人構(gòu)造以及性能在行業(yè)中發(fā)揮出的特性，增強學(xué)生的實踐能力，為人才的針對化培養(yǎng)提供基礎(chǔ)保障，滿足社會市場對工業(yè)機器人人才的需求。

2.加大技術(shù)創(chuàng)新力度

從技術(shù)角度來看，我國工業(yè)機器人的發(fā)展時間較短，其在性能以及集成功能等方面存在一定的滯后性，甚至部分核心技術(shù)仍以國外引進為主，其本身自主品牌無法