论文部分内容阅读
[摘 要]科学技术飞速发展背景下，集信息化、智能化、机械化于一体的工业机器人成为工业领域的新型装置，具有安全化、高效化和自动化的特点。将工业机器人应用于现代工业领域，即基于其智能化制造优势，替代传统人工操作，缩短生产周期，降低人力资源成本，减少事故发生率，提高工业生产安全系数，进而有效提升工业领域生产效率。在分析工业机器人在智能制造领域的实践应用的基础上，提出工业机器人在智能制造领域的应用策略。
[关键词]工业机器人;智能制造;应用;研究
[中图分类号]TP18 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（21）04–0–02
Application of Industrial Robots in Intelligent Manufacturing
Huang Zhi-hao
[Abstract]In the context of the rapid development of science and technology， industrial robots that integrate informationization， intelligence， and mechanization have become a new type of device in the industrial field， and have the characteristics of "safety"， "high efficiency"， "automation" and "intelligence". The application of industrial robots to modern industrial fields is based on its intelligent manufacturing advantages， replacing traditional manual operations， shortening production cycles， reducing human resource costs， reducing accident rates， improving industrial production safety factors， and effectively improving industrial production efficiency. This article is analyzing industrial robots. On the basis of practical applications in the field of intelligent manufacturing， the application strategy of industrial robots in the field of intelligent manufacturing is proposed.
[Keywords]industrial robot; intelligent manufacturing; application; research
工业机器人是面向工业领域的机器设备，是一种能够按照预设程序进行自动化作业的装置。具有多关节的机械手自由且灵活程度较高。工业机器人通常会与连杆机构相连接，亦或与数控机床相连接。此类机器人多兼具智能化与自动化技术，因此可根据实际生产需求调整修改编程。随着新时代工业化的快速发展，工业机器人被越来越广泛地应用于智能制造领域，成为制造业的新型发展方向。较之发达国家，我国工业机器人在智能领域的应用尚处于初步发展阶段，需要加大人才技术与研发投入，为工业机器人的发展提供保障，从而更好地服务于现代智能制造领域的
发展。
1 工业机器人构造及应用优势
工业机器人在近年来的工业生产应用中较为常见，其主要特征为自动化程度高、灵活编程、可控性高、多轴联动等，整体看来，其功能丰富，便于操作，常用于对各种材料工具进行移动以及专用配置等场景中。现阶段常用的工业机器人主要由主体、驱动系统、控制系统组成。主体系统为其最关键的组成部分，具体为机座、执行机构，分为手部、腕部和臀部。工业机器人有一定的运行自由度，数量一般为3～6个。其腕部为运动自由度较多，一般为1～3个。工业机器人的驱动系统则主要包括动力装置和传动机构，对于接收到的各项指令动作，都可在驱动系统的帮助下高效完成。工业机器人控制系统则主要用于发送指令，实现精准和自动化控制，具体为在输入程序的基础上对相应指令进行发送，并作为驱动系统和执行机构动作的重要依据。
工业机器人在应用过程中，主要体现出三个方面的优势：
（1）灵活编程性。即工业机器人可根据应用场景和需求的变化科学地开展编程工作，且可结合产品的具体特征，实现对编程工作的灵活调整，尤其在多品种应用场景或批量较小的应用场景下的应用更加具有优势。
（2）拟人化。分析工业机器人的构造可知，其在结构上和人的构造有一定的相似性，如手臂构造。工程人员要科学配备其特殊终端驱动结构，并做好编程工作，在此基础上，则可以实现对各项不同操作和制造的有效落实。
（3）通用性。在科学的运用方式下，工业机器人可以完成一些较为复杂和连贯的动作，若设计较为合理，可适用于更多场景，在有效的空间和时间内，可提高动作完成的准确度和速度。
2 工业机器人在智能制造中的应用模式
2.1 自动拆捆功能
在对工业机器人进行设计时，要做好自动拆捆功能这一基础设计，以更好地发挥出其在智能制造过程中的作用。结合实践情况可知，工业机器人的自动拆捆功能主要体现在一些冷轧带钢生产方式中。自动拆捆功能具体指在开始生产之前即将捆绑钢卷的捆带剪短，可直接跳過人力操作，进行开卷和穿带处理，工作效率较高。具有自动捆绑功能的机器人可实现360°旋转，并多方面自动识别和切割钢卷捆带。对于拆卸完的捆带，工业机器人还可后续进行处理、压缩，最终将捆带处理至最小尺寸，并投入废料中。由此看来，工业机器人的自动拆捆功能能够与制造业生产需求相契合，同时可减少人工剪捆操作，确保整个生产环节安全、高效。 2.2 自动取样功能
在对工业机器人进行设计时，设计人员要通过对工业机器人各种构造的优化设计实现自动取样功能，具体要对多个操作行为进行优化设计。自动取样功能常用于钢板制造生产之中，具有自动取样和标记识别两个过程。自动取样工作操作起来较为复杂，需要多设备联动，要以工业机器人为基础，由其对取样工具进行操作完成取样。前期会有部分试样板放置在取样小车内，工业机器人会对其进行分类标识，并放置到相应的料斗中。通过工业机器人自动取样，可显著提高取样工作的自动化、智能化水平，使得取样和标记结果更加准确，为生产效率的提升提供了坚实支撑。
2.3 自动贴签功能
在工业生产过程中，很多产品的生产都涉及到貼标签这一流程，通过使用工业机器人，可实现自动贴签，且准确性和效率更高。主控系统首先要发送待贴签产品的数据，工业机器人可对其进行接收，由此可启动自动贴签功能。自动贴签功能的发挥还需要将打印、拾取以及贴签等操作融为一体，要严格控制待贴标签的产品，确保稳定，贴签时要利用真空吸附法，提高贴签紧密度。此外，需要注意的是在进行贴签之前，应确定贴签位置，具体应依据产品规格进行确定，基于此，可在工业机器人机械臂操作下完成快速、准确的贴签，且贴签效果更加平整、结实。作为工业机器人的操作人员，在利用其进行自动贴签时，应严格把控贴签位置，确定好标签内容，并做好标签的平整处理等。
2.4 无人行车功能
在实际进行产品生产的过程中，会涉及到产品吊运和位置匹配等问题，从工业机器人的自身功能来看，其无人行车功能可适用上述生产场景。以往在吊运产品和匹配位置时，主要依托于行车工人，且需在吊运计划单的支持下才能有效传递运输消息。而在无人行车功能下，可有效减少人工操作，并科学设定操控系统，对原定的生产计划、仓库转运计划以及吊装运输方案等进行调整，提高吊运过程的自动化程度。在无人行车功能下，其行车路线和运输计划均是在多次优化调整下形成的，因而适用性更强。通过运用工业机器人，发挥其无人行车功能的价值，可有效缩短运输距离，节省运输能耗，整体看来，无人行车功能具有更强的稳定性，定位更加准确，拆卸更加智能。
3 工业机器人在智能制造中的应用策略
3.1 加强人才培养
工业机器人属于现代科技产物，为了实现工业机器人在智能制造领域的高效应用，应加大科研与人才培育的投入。例如高校作为人才输出基地，可针对现代智能制造领域的发展需求，加大对机器人自动化专业的人才培养，为工业机器人领域培养专业化科研型人才，加大教育经费投入，为研发型人才培养提供物质保障。某高校在自动化专业设置上将工业机器人知识引入其中，设置工业机器人研发制造专业课程，将《机器人研发与应用》引入到课程内容之中，使学生对现代工业机器人有更深入的认识。为提高学生的实践应用能力，可带领学生到相关制造企业实践，学生可直接观看到工业机器人的生产与应用现状，直接接触到工业机器人在现代智能制造领域中的实际应用，了解工业机器人的基本构造、程序编写等，对其运行程序有着更直观且深入的认知，提升其实践应用能力，为我国工业机器人的自主研发提供专业化人才支撑。
3.2 加大技术研发
我国工业机器人的研发属于起步阶段，很多技术皆引自外国，但是有些技术并不适用于我国工业领域的生产需求。鉴于此，为提高工业机器人应用效果，应基于我国工业制造领域的实际需求，加大技术上的自我研发力度，创新其应用功能和系统性能等。当前我国工业机器人在关键零件上多以进口为主，限制了我国工业机器人的发展，因此在技术创新与研发上可加大对关键零件的研发，加大对伺服电机、减速机等控制软件的研发，切实掌握工业机器人的尖端技术，提高其在我国工业智能制造领域的实际应用质效。对此需要政府部门加大对工业机器人的科研投入，加大政策倾斜力度与资金投入力度，引导科研机构与高校合作，发挥科研技术优势，加大对工业机器人软硬件的研发，提高我国工业机器人自主研发能力。譬如，某汽车制造企业通过集结科研人才，加大自主研发力度，基于现代智能制造领域的实际生产需求开展自主研发，研发出工业云平台、机器人服务平台、全自动化车身门盖智能装配系统、智能化车身连接生产线、自动化焊接生产线，有效提升了生产效率，被广泛应用于汽车领域制造之中。
3.3 加强性能优化
伴随智能制造领域的快速发展，工业机器人应用前景广阔。现代制造行业需求愈发多元化，在此背景下，应着力于对工业机器人使用性能的优化，基于智能制造领域生产需求，拓宽其使用功能，实现生产线全覆盖、使用功能多元化。现如今，我国工业机器人在使用功能上较为单一，产品丰富性程度较低。对此可从功能设计上进行优化，例如，为了增强其接受外部信息的能力，增设传感器，通过程序编码，增强其接受影像、声音、激光的能力。并有针对性地做出相应操作，提高其智能化应用效果。工业机器人设计上还可增设智能化识别系统，同时结合光谱技术，有效识别外观残缺或不合格产品。在医疗生产领域，可进行穿刺机器人的研发，提高医疗设备生产的精度与性能。由此扩大工业机器人在智能制造领域的应用范围，从传统的汽车、钢铁行业延伸到医疗、食品、电子领域，切实提升其在智能领域的应用效果。
4 结语
工业机器人应用于现代智能制造领域中，可有效提升产品生产效率、打造柔性生产线，实现自动化、精准化、智能化作业，降低安全事故的发生率，提升智能制造领域生产效率。为使工业机器人更好地应用于智能制造领域，推动智能制造领域的发展，应加大对工业机器人科研技术的投入，加大对相关科研人才的培养，对其使用性能进行全面优化，提升工业机器人应用价值，提高智能制造领域核心竞争力。
参考文献
[1] 吴斌.基于工业机器人的智能制造生产线设计[J].机床与液压，2020，48（23）：55-59.
[2] 孙红英.工业机器人在智能制造中的应用研究[J].电子测试，2020（12）：129-130.
[3] 马超凡.基于智能制造时代的工业机器人发展探讨[J].技术与市场，2020，27（9）：96-97.
[4] 马飞，焦锐丽，李阁.智能制造背景下工业机器人新技术的应用与发展现状[J].湖北农机化，2020（4）：64.
[5] 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.
[6] 宋欢，刘丰洋.工业机器人在智能制造中的应用研究[J].科技风，2020（14）：29.
[7] 蒋炳翔.工业机器人在我国智能制造中的应用现状分析及建议[J].中国设备工程，2018（18）：95-96.
[8] 熊隽.基于智能制造生产线的工业机器人应用[J].机床与液压，2018，46（21）：91-94.
[9] 陈浩.工业机器人及智能制造发展现状分析[J].现代经济信息，2018（17）：360.
[关键词]工业机器人;智能制造;应用;研究
[中图分类号]TP18 [文献标志码]A [文章编号]2095–6487（21）04–0–02
Application of Industrial Robots in Intelligent Manufacturing
Huang Zhi-hao
[Abstract]In the context of the rapid development of science and technology， industrial robots that integrate informationization， intelligence， and mechanization have become a new type of device in the industrial field， and have the characteristics of "safety"， "high efficiency"， "automation" and "intelligence". The application of industrial robots to modern industrial fields is based on its intelligent manufacturing advantages， replacing traditional manual operations， shortening production cycles， reducing human resource costs， reducing accident rates， improving industrial production safety factors， and effectively improving industrial production efficiency. This article is analyzing industrial robots. On the basis of practical applications in the field of intelligent manufacturing， the application strategy of industrial robots in the field of intelligent manufacturing is proposed.
[Keywords]industrial robot; intelligent manufacturing; application; research
工业机器人是面向工业领域的机器设备，是一种能够按照预设程序进行自动化作业的装置。具有多关节的机械手自由且灵活程度较高。工业机器人通常会与连杆机构相连接，亦或与数控机床相连接。此类机器人多兼具智能化与自动化技术，因此可根据实际生产需求调整修改编程。随着新时代工业化的快速发展，工业机器人被越来越广泛地应用于智能制造领域，成为制造业的新型发展方向。较之发达国家，我国工业机器人在智能领域的应用尚处于初步发展阶段，需要加大人才技术与研发投入，为工业机器人的发展提供保障，从而更好地服务于现代智能制造领域的
发展。
1 工业机器人构造及应用优势
工业机器人在近年来的工业生产应用中较为常见，其主要特征为自动化程度高、灵活编程、可控性高、多轴联动等，整体看来，其功能丰富，便于操作，常用于对各种材料工具进行移动以及专用配置等场景中。现阶段常用的工业机器人主要由主体、驱动系统、控制系统组成。主体系统为其最关键的组成部分，具体为机座、执行机构，分为手部、腕部和臀部。工业机器人有一定的运行自由度，数量一般为3～6个。其腕部为运动自由度较多，一般为1～3个。工业机器人的驱动系统则主要包括动力装置和传动机构，对于接收到的各项指令动作，都可在驱动系统的帮助下高效完成。工业机器人控制系统则主要用于发送指令，实现精准和自动化控制，具体为在输入程序的基础上对相应指令进行发送，并作为驱动系统和执行机构动作的重要依据。
工业机器人在应用过程中，主要体现出三个方面的优势：
（1）灵活编程性。即工业机器人可根据应用场景和需求的变化科学地开展编程工作，且可结合产品的具体特征，实现对编程工作的灵活调整，尤其在多品种应用场景或批量较小的应用场景下的应用更加具有优势。
（2）拟人化。分析工业机器人的构造可知，其在结构上和人的构造有一定的相似性，如手臂构造。工程人员要科学配备其特殊终端驱动结构，并做好编程工作，在此基础上，则可以实现对各项不同操作和制造的有效落实。
（3）通用性。在科学的运用方式下，工业机器人可以完成一些较为复杂和连贯的动作，若设计较为合理，可适用于更多场景，在有效的空间和时间内，可提高动作完成的准确度和速度。
2 工业机器人在智能制造中的应用模式
2.1 自动拆捆功能
在对工业机器人进行设计时，要做好自动拆捆功能这一基础设计，以更好地发挥出其在智能制造过程中的作用。结合实践情况可知，工业机器人的自动拆捆功能主要体现在一些冷轧带钢生产方式中。自动拆捆功能具体指在开始生产之前即将捆绑钢卷的捆带剪短，可直接跳過人力操作，进行开卷和穿带处理，工作效率较高。具有自动捆绑功能的机器人可实现360°旋转，并多方面自动识别和切割钢卷捆带。对于拆卸完的捆带，工业机器人还可后续进行处理、压缩，最终将捆带处理至最小尺寸，并投入废料中。由此看来，工业机器人的自动拆捆功能能够与制造业生产需求相契合，同时可减少人工剪捆操作，确保整个生产环节安全、高效。 2.2 自动取样功能
在对工业机器人进行设计时，设计人员要通过对工业机器人各种构造的优化设计实现自动取样功能，具体要对多个操作行为进行优化设计。自动取样功能常用于钢板制造生产之中，具有自动取样和标记识别两个过程。自动取样工作操作起来较为复杂，需要多设备联动，要以工业机器人为基础，由其对取样工具进行操作完成取样。前期会有部分试样板放置在取样小车内，工业机器人会对其进行分类标识，并放置到相应的料斗中。通过工业机器人自动取样，可显著提高取样工作的自动化、智能化水平，使得取样和标记结果更加准确，为生产效率的提升提供了坚实支撑。
2.3 自动贴签功能
在工业生产过程中，很多产品的生产都涉及到貼标签这一流程，通过使用工业机器人，可实现自动贴签，且准确性和效率更高。主控系统首先要发送待贴签产品的数据，工业机器人可对其进行接收，由此可启动自动贴签功能。自动贴签功能的发挥还需要将打印、拾取以及贴签等操作融为一体，要严格控制待贴标签的产品，确保稳定，贴签时要利用真空吸附法，提高贴签紧密度。此外，需要注意的是在进行贴签之前，应确定贴签位置，具体应依据产品规格进行确定，基于此，可在工业机器人机械臂操作下完成快速、准确的贴签，且贴签效果更加平整、结实。作为工业机器人的操作人员，在利用其进行自动贴签时，应严格把控贴签位置，确定好标签内容，并做好标签的平整处理等。
2.4 无人行车功能
在实际进行产品生产的过程中，会涉及到产品吊运和位置匹配等问题，从工业机器人的自身功能来看，其无人行车功能可适用上述生产场景。以往在吊运产品和匹配位置时，主要依托于行车工人，且需在吊运计划单的支持下才能有效传递运输消息。而在无人行车功能下，可有效减少人工操作，并科学设定操控系统，对原定的生产计划、仓库转运计划以及吊装运输方案等进行调整，提高吊运过程的自动化程度。在无人行车功能下，其行车路线和运输计划均是在多次优化调整下形成的，因而适用性更强。通过运用工业机器人，发挥其无人行车功能的价值，可有效缩短运输距离，节省运输能耗，整体看来，无人行车功能具有更强的稳定性，定位更加准确，拆卸更加智能。
3 工业机器人在智能制造中的应用策略
3.1 加强人才培养
工业机器人属于现代科技产物，为了实现工业机器人在智能制造领域的高效应用，应加大科研与人才培育的投入。例如高校作为人才输出基地，可针对现代智能制造领域的发展需求，加大对机器人自动化专业的人才培养，为工业机器人领域培养专业化科研型人才，加大教育经费投入，为研发型人才培养提供物质保障。某高校在自动化专业设置上将工业机器人知识引入其中，设置工业机器人研发制造专业课程，将《机器人研发与应用》引入到课程内容之中，使学生对现代工业机器人有更深入的认识。为提高学生的实践应用能力，可带领学生到相关制造企业实践，学生可直接观看到工业机器人的生产与应用现状，直接接触到工业机器人在现代智能制造领域中的实际应用，了解工业机器人的基本构造、程序编写等，对其运行程序有着更直观且深入的认知，提升其实践应用能力，为我国工业机器人的自主研发提供专业化人才支撑。
3.2 加大技术研发
我国工业机器人的研发属于起步阶段，很多技术皆引自外国，但是有些技术并不适用于我国工业领域的生产需求。鉴于此，为提高工业机器人应用效果，应基于我国工业制造领域的实际需求，加大技术上的自我研发力度，创新其应用功能和系统性能等。当前我国工业机器人在关键零件上多以进口为主，限制了我国工业机器人的发展，因此在技术创新与研发上可加大对关键零件的研发，加大对伺服电机、减速机等控制软件的研发，切实掌握工业机器人的尖端技术，提高其在我国工业智能制造领域的实际应用质效。对此需要政府部门加大对工业机器人的科研投入，加大政策倾斜力度与资金投入力度，引导科研机构与高校合作，发挥科研技术优势，加大对工业机器人软硬件的研发，提高我国工业机器人自主研发能力。譬如，某汽车制造企业通过集结科研人才，加大自主研发力度，基于现代智能制造领域的实际生产需求开展自主研发，研发出工业云平台、机器人服务平台、全自动化车身门盖智能装配系统、智能化车身连接生产线、自动化焊接生产线，有效提升了生产效率，被广泛应用于汽车领域制造之中。
3.3 加强性能优化
伴随智能制造领域的快速发展，工业机器人应用前景广阔。现代制造行业需求愈发多元化，在此背景下，应着力于对工业机器人使用性能的优化，基于智能制造领域生产需求，拓宽其使用功能，实现生产线全覆盖、使用功能多元化。现如今，我国工业机器人在使用功能上较为单一，产品丰富性程度较低。对此可从功能设计上进行优化，例如，为了增强其接受外部信息的能力，增设传感器，通过程序编码，增强其接受影像、声音、激光的能力。并有针对性地做出相应操作，提高其智能化应用效果。工业机器人设计上还可增设智能化识别系统，同时结合光谱技术，有效识别外观残缺或不合格产品。在医疗生产领域，可进行穿刺机器人的研发，提高医疗设备生产的精度与性能。由此扩大工业机器人在智能制造领域的应用范围，从传统的汽车、钢铁行业延伸到医疗、食品、电子领域，切实提升其在智能领域的应用效果。
4 结语
工业机器人应用于现代智能制造领域中，可有效提升产品生产效率、打造柔性生产线，实现自动化、精准化、智能化作业，降低安全事故的发生率，提升智能制造领域生产效率。为使工业机器人更好地应用于智能制造领域，推动智能制造领域的发展，应加大对工业机器人科研技术的投入，加大对相关科研人才的培养，对其使用性能进行全面优化，提升工业机器人应用价值，提高智能制造领域核心竞争力。
参考文献
[1] 吴斌.基于工业机器人的智能制造生产线设计[J].机床与液压，2020，48（23）：55-59.
[2] 孙红英.工业机器人在智能制造中的应用研究[J].电子测试，2020（12）：129-130.
[3] 马超凡.基于智能制造时代的工业机器人发展探讨[J].技术与市场，2020，27（9）：96-97.
[4] 马飞，焦锐丽，李阁.智能制造背景下工业机器人新技术的应用与发展现状[J].湖北农机化，2020（4）：64.
[5] 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.
[6] 宋欢，刘丰洋.工业机器人在智能制造中的应用研究[J].科技风，2020（14）：29.
[7] 蒋炳翔.工业机器人在我国智能制造中的应用现状分析及建议[J].中国设备工程，2018（18）：95-96.
[8] 熊隽.基于智能制造生产线的工业机器人应用[J].机床与液压，2018，46（21）：91-94.
[9] 陈浩.工业机器人及智能制造发展现状分析[J].现代经济信息，2018（17）：360.