工业机器人的应用

第四节　工业机器人的应用

在制造业中，机器人可以用于焊接、表面涂覆、装配、毛坯制造(冲压、压铸、锻造等)、机械加工、热处理及仓库堆垛等作业中。

一、焊接机器人

焊接是制造业中一项繁重的、对工人健康影响较大的作业之一，是工业机器人应用最多的行业。利用焊接机器人可以有效提高产品质量，降低能耗，改善工人劳动条件。焊接机器人有点焊和弧焊两种，可以单机焊接，也可构成焊接机器人生产线。我国天津自行车二厂就是用焊接机器人焊接自行车三角架的。利用焊接机器人生产线对汽车驾驶室的自动焊接已在世界多家汽车制造厂得到应用，取得了显著效益。

图12-13　点焊机器

1.点焊机器人

点焊机器人(图12-13)被广泛用来焊接薄板材料，点焊作业占汽车工厂的车体组装工程的大半。点焊机器人手臂上所握焊枪包括电极、电缆、气管、冷却水管及焊接变压器;焊枪相对较重，要求手臂的负重能力较强。现在采用直流或交流伺服电机驱动方式已满足要求，其重复定位精度可达到±0.30～±1mm，质量保证一致，因此在工业机器人中仍占有较大的比例。

2.弧焊机器人

弧焊机器人(图12-14)被用于焊接金属连续接合的缝焊工艺，绝大多数可完成自动送丝、熔化电极和气体保护下进行焊接工作。弧焊电极既要沿着焊接接头连续运动，又要与焊缝保持一定的间距，实施上较困难;并要保证电弧电压、电弧电流、送丝速度、焊枪运行速度4种参数相匹配，还需根据被焊金属的厚度和对接头强度的不同要求而进行调节。同时，每一个被焊接头在位置上存在着细微的差别，编程路径不可能很好地适合每个接头，这就需要传感装置来寻找实际焊道和探测焊道与电极间的距离，以构成可靠的机器人弧焊系统。

二、喷漆机器人

机器人喷涂作业在汽车、家用电器和仪表壳体制造中已发挥了重要作用，而且有向其他行业扩展的趋势，如陶瓷制品、建筑工业、船舶保护等。机器人作业既可单机喷涂，也可多机喷涂，还可组成生产线自动喷涂，自动化程度越来越高。如汽车制造厂多品种汽车混流机器人系统喷涂线(图12-15)，可实现面喷涂作业全面自动化。

图12-14　弧焊机器人

图12-15　汽车车身喷涂机器人

在喷漆行业，为了避免人在有毒、易燃、易爆的恶劣环境下工作，减少喷漆废品，提高喷漆质量。提高劳动生产率，迫切要求实现喷漆自动化。

大多数喷漆机器人采用液压多关节式，主要是为保证喷漆环境下的工作安全，严禁采用易产生电火花的电器设备。并且为保障喷漆操作在时间上和空间上的连续性，大多采用手把手示教、连续轨迹控制，既方便操作。又可发挥熟练工人的技术，简化了控制系统，降低了制造成本，并可保证油漆作业的质量。

三、装配机器人

在电子产品装配中，由于电子元件多、体积小、结构复杂，人工装配生产率低，质量不易保证，因而使用装配机器人可以极大地改变这种状况。日本日立公司的一条电子电路板(PCB)自动装配线就装备了56台各种机器人，使PCB电子元件的自动插装率达到85%。IBM公司用机器人装配自动线装配打印机键盘和计算机硬盘也是极好的例证。

利用工业机器人进行机械装配作业是近十几年才发展起来的一项新技术，用于比较复杂的机构零部件装配及用于不易实现自动化、劳动生产率比较低的场合，可以在一个地方完成几种操作，实现提高生产率和降低产品成本的目的。

四、毛坯制造机器人

冲压机器人可用于汽车、电机、家用电器等工业中，与冲压设备构成单机自动冲压机和多机冲压自动线，如美国克莱斯勒公司汽车车门的加工就是利用由10台Danly上、下料机器人和5台压力机组成的自动线进行的。压铸机器人可用于汽车零件的生产，一个工人可以管理多台压铸机。

五、机械加工机器人

机床加工工件的装卸，特别是自动化机床工件的装卸是工业机器人的重要应用领域之一，在法国卡特比拉工厂，用一台机器人可对两台车床的工件进行同步装卸，这种机器人只有两指抓手，操作灵活自如，整套生产设备只需一人管理就可以了。

六、热处理机器人

热处理也是一种高温、危险的重体力劳动，而且热处理炉散发热量、废气，氰化炉还有毒，淬火介质蒸发出水汽及油烟污染环境。因而，许多工厂用机器人代替人工操作，实现了加料及各种热处理作业自动化。

由于机器人动作灵活，速度快，可将锻压机与热处理设备连成柔性自动生产线。

七、储运机器人

工厂里许多材料、工件的搬运和贮放工作，往往要耗费大量的人力，特别是那些笨重、高温物件，对人工作业还具有很大的危险性。如果由机器人去承担，干起来就变得很容易。如机床用上、下料机器人，铸造和锻造用的高温装卸机器人，取卸注塑机上塑料电视机壳的机器人，用于堆料码垛的机器人等。利用机器人进行搬运和贮放工作，可有效减轻工人劳动强度，保障生产安全，降低劳动成本，提高生产率。

随着工业机器人向更深更广方向发展以及机器人智能化水平的提高，机器人的应用范围还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到其他制造业，进而推广到非制造业，如采矿机器人、建筑业机器人以及水电系统用于维护维修的机器人等。在国防军事、医疗卫生、生活服务等领域机器人的应用也越来越多，如无人侦察机(飞行器)、警备机器人、医疗机器人、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要的作用。