工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用

1、工業(yè)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用Applicationofindustrialrobotinautomobilemanufacturingindustry工業(yè)機(jī)器人是集機(jī)械、電子、控制、計(jì)算機(jī)、傳感器、人工智能等多學(xué)科先進(jìn)技術(shù)于一體的重要的現(xiàn)代制造業(yè)自動(dòng)化裝備。目前，國(guó)際上的工業(yè)機(jī)器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川、OTG松下、FANUG不二越、川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國(guó)的KUKACLOOS瑞典的ABR意大利的GOMAU及奧地利的IGM公司。工業(yè)機(jī)器人已成為柔性制造系統(tǒng)（FMS）、工廠自動(dòng)化（FA）、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)（GIMS）的自動(dòng)工具。我國(guó)工業(yè)機(jī)器人是從20世紀(jì)80年代開

2、始起步，經(jīng)過二十年余年的努力，已經(jīng)形成了一些具有競(jìng)爭(zhēng)力的工業(yè)機(jī)器人研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)。先后研發(fā)出弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、注塑、沖壓、噴漆等工業(yè)機(jī)器人。近幾年，我國(guó)工業(yè)機(jī)器人及含工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)線相關(guān)產(chǎn)品的年產(chǎn)銷額已突破十億元。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)年需求量在3000臺(tái)左右，年銷售額在20億元以上。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)市場(chǎng)上工業(yè)機(jī)器人總共擁有量近萬臺(tái)，占全球總量的0.56%,其中完全國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人（行業(yè)內(nèi)規(guī)模比較大的前三家工業(yè)機(jī)器人企業(yè)）行業(yè)集中度占30%左右，其余都是從日本、美國(guó)、瑞典、德國(guó)、意大利等20多個(gè)國(guó)家引進(jìn)的。國(guó)產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人目前主要以國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用為主，年出口量為100臺(tái)左右，年出口額為0.2億

3、以上。工業(yè)機(jī)器人50%以上用在汽車領(lǐng)域，當(dāng)前，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用領(lǐng)域主要有弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)、噴漆、檢測(cè)、碼垛、研磨拋光和激光加工等復(fù)雜作業(yè)。目前，國(guó)際上工業(yè)機(jī)器人技術(shù)在制造業(yè)應(yīng)用范圍越來越廣闊，現(xiàn)已從傳統(tǒng)制造業(yè)推廣到其他制造業(yè)，進(jìn)而推廣到諸如采礦、建筑、農(nóng)業(yè)、災(zāi)難救援等各種非制造行業(yè)。但汽車工業(yè)仍是工業(yè)機(jī)器人的主要應(yīng)用領(lǐng)域。據(jù)了解，美國(guó)60%的工業(yè)機(jī)器人用于汽車生產(chǎn)；全世界用于汽車工業(yè)的工業(yè)機(jī)器人已經(jīng)達(dá)到總用量的37%,用于汽車零部件的工業(yè)機(jī)器人約占24%。在我國(guó)，工業(yè)機(jī)器人的最初應(yīng)用是在汽車和工程機(jī)械行業(yè)，主要用于汽車及工程機(jī)械的噴涂及焊接。目前，由于機(jī)器人技術(shù)以及研發(fā)的落后，工業(yè)機(jī)器人

4、還主要應(yīng)用在制造業(yè)，非制造業(yè)使用的較少。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近幾年國(guó)內(nèi)廠家所生產(chǎn)的工業(yè)機(jī)器人有超過一半是提供給汽車行業(yè)?？梢姡嚬I(yè)的發(fā)展是近幾年我國(guó)工業(yè)機(jī)器人增長(zhǎng)的原動(dòng)力之一。焊接機(jī)器人在汽車制造業(yè)中發(fā)揮著不可替代的作用，焊接機(jī)器人是在工業(yè)機(jī)器人基礎(chǔ)上發(fā)展起來的先進(jìn)焊接設(shè)備，是從事焊接（包括切割與噴涂）的工業(yè)機(jī)器人，主要用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，具廣泛應(yīng)用于汽車及其零部件制造、摩托車、工程機(jī)械等行業(yè)，在汽車生產(chǎn)的沖壓、焊裝、涂裝、總裝四大生產(chǎn)工藝過程都有廣泛應(yīng)用，其中應(yīng)用最多的以弧焊、點(diǎn)焊為主。目前，焊接工業(yè)機(jī)器人在一汽、上汽、沈陽中順、金杯通用、重慶長(zhǎng)安、湖南長(zhǎng)豐等整車制造企業(yè)廣泛應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)每輛汽車車身

5、上，大約有30004000個(gè)電阻點(diǎn)焊焊點(diǎn)，電阻點(diǎn)焊技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了汽車車身制造的量產(chǎn)化與自動(dòng)化。多年來，我國(guó)汽車零部件生產(chǎn)一直是手工焊、專機(jī)焊占據(jù)焊接生產(chǎn)的主導(dǎo)地位，勞動(dòng)強(qiáng)度大，作業(yè)環(huán)境惡劣，焊接質(zhì)量不易保證，而且生產(chǎn)的柔性也很差，無法適應(yīng)現(xiàn)代汽車生產(chǎn)的需要。近年來由于焊接機(jī)器人的大量應(yīng)用，提高了零部件生產(chǎn)的自動(dòng)化水平及生產(chǎn)效率，同時(shí)使生產(chǎn)更具有柔性，焊接質(zhì)量也得到了保證。近年來，焊接機(jī)器人在大連華克、上海華克、上海龍馬神、南京新迪、長(zhǎng)春佛吉亞、上海匯眾等零部件及配件生產(chǎn)企業(yè)也有著典型的應(yīng)用。工業(yè)機(jī)器人（簡(jiǎn)稱IR）是廣泛適用的能夠自主動(dòng)作，且多軸聯(lián)動(dòng)的機(jī)械設(shè)備。它們通常配備有機(jī)械手、刀具或其他

6、可裝配的加工工具，以及能夠執(zhí)行搬運(yùn)操作與加工制造的任務(wù)。工業(yè)機(jī)器人在汽車生產(chǎn)中的主要應(yīng)用有：點(diǎn)焊，弧焊，怫接，涂膠，噴涂等。在汽車零部件的生產(chǎn)中廣泛采用了點(diǎn)焊、凸焊、縫焊、對(duì)焊及電弧焊等焊接工藝。例如：橫梁總成托架點(diǎn)焊，傳動(dòng)軸平衡片凸焊，汽車燃油箱縫焊，汽車輪圈連續(xù)閃光對(duì)焊，汽車轉(zhuǎn)向臂、消聲器、凈化器殼體的電弧焊等。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展和對(duì)自動(dòng)化水平要求的不斷提高，將為焊接機(jī)器人市場(chǎng)的快速增長(zhǎng)提供了一個(gè)良好的機(jī)會(huì)。預(yù)計(jì)國(guó)內(nèi)企業(yè)對(duì)焊接機(jī)器人的需求量將以30%以上的速度增長(zhǎng)。從機(jī)器人技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)看，焊接機(jī)器人不斷向智能化方向發(fā)展，完全實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)中機(jī)器人的群體協(xié)調(diào)和集成控制，從而達(dá)到更高的可靠性

7、和安全性。而采用焊接機(jī)器人的汽車生產(chǎn)企業(yè)在高技術(shù)、高質(zhì)量、低成本條件下必將獲得高速發(fā)展，也必將為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來新的生機(jī)。以下是幾種汽車制造行業(yè)中普片應(yīng)用的幾種機(jī)器人一、搬運(yùn)機(jī)器人在汽車制造業(yè)中應(yīng)用汽車橋箱類零件具有精度高、加工工序多、形狀復(fù)雜、重量重的特點(diǎn)，為提高其加工精度及生產(chǎn)效率，各重型汽車生產(chǎn)廠家紛紛采用數(shù)控加工中心來加工此類零部件。而在使用數(shù)控加工中心加工工件時(shí)，要求工件在工作臺(tái)上具有非常高的定位精度，且需要保證每次上料的一致性。由於人工上料此類的工件具有勞動(dòng)強(qiáng)度高、上料精度不好控制等缺點(diǎn)，現(xiàn)在正逐步被工業(yè)機(jī)器人或?qū)C(jī)進(jìn)行上下料所取代。工業(yè)機(jī)器人具有重復(fù)定位精度高，可靠性高，生產(chǎn)柔

8、性化，自動(dòng)化程度高等突出的優(yōu)勢(shì)：與人工相比，能夠大幅度提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量；與專機(jī)相比，具有可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的柔性化，投資規(guī)模小等特點(diǎn)。機(jī)器人智能化自動(dòng)搬運(yùn)系統(tǒng)作為減速器殼體加工的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)，雖然已經(jīng)在國(guó)內(nèi)重型汽車廠內(nèi)取得成功的應(yīng)用，但依然尚未普及。在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)飛速發(fā)展的進(jìn)程中，重型載重汽車的生產(chǎn)能力及生產(chǎn)力水平亟待有一個(gè)質(zhì)的飛躍，而工業(yè)機(jī)器人即是提升生產(chǎn)力水平的強(qiáng)力推進(jìn)器。如圖所示為機(jī)器人自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)布局。該系統(tǒng)包括1臺(tái)FANUCR-2000iB/165F機(jī)器人，1個(gè)機(jī)器人手爪，1個(gè)長(zhǎng)11m的行走軸，2臺(tái)上下料滑臺(tái)，F(xiàn)ANUCiRVision2DV視覺系統(tǒng),FANUCiRVisio

9、n3DL視覺系統(tǒng),5臺(tái)抽檢滑臺(tái)，電氣控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用1臺(tái)機(jī)器人完成服務(wù)5臺(tái)機(jī)床進(jìn)行上下料的作業(yè)。圖1機(jī)器人自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)布局在此系統(tǒng)中，1臺(tái)FANUCR-2000iB/165F機(jī)器人被安裝於行走軸上，能夠?qū)崿F(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的上下料動(dòng)作?；稒C(jī)器人專用手爪單元開發(fā)的手爪，非常適用於工件一致性較差的使用情況，并有較高的定位精度和抓持穩(wěn)定性。在長(zhǎng)度為11m的行走軸導(dǎo)軌上安裝一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人， 最大運(yùn)動(dòng)速度為1.5米/秒， 使用FANUC伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，具有重復(fù)定位精度高、響應(yīng)速度快、運(yùn)行平穩(wěn)、可靠等特點(diǎn)。止匕外，還專門設(shè)計(jì)了防塵罩，保護(hù)導(dǎo)軌、直線軸承以及齒條等運(yùn)動(dòng)部件，有效提高了可靠性和使用壽命。

10、在實(shí)際應(yīng)用中，導(dǎo)軌安裝於兩條生產(chǎn)線機(jī)床的中心線上，所安裝的工業(yè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)范圍完全覆蓋5臺(tái)機(jī)床以及上下料滑臺(tái)區(qū)域。從而實(shí)現(xiàn)了1臺(tái)機(jī)器人服務(wù)5臺(tái)機(jī)床進(jìn)行上下料作業(yè)。2臺(tái)上下料滑臺(tái)，每個(gè)上面有4個(gè)托盤，每個(gè)托盤分別可以存放一個(gè)工件。以實(shí)現(xiàn)待加工工件的上料，以及加工完成工件的下料。在該系統(tǒng)中，由於使用了視覺技術(shù)，因此上下料滑臺(tái)無需工件的定位裝置。FANUCiRVision2D視覺系統(tǒng)由一個(gè)安裝於手爪上的2D攝像頭完成視覺數(shù)據(jù)采集。該視覺系統(tǒng)作為待加工工件準(zhǔn)確抓取的定位方式，省去通常為滿足機(jī)器人的準(zhǔn)確抓取而必須采用的機(jī)械預(yù)定位夾具，具有很高的柔性，使得在加工中心上可以非常容易地實(shí)現(xiàn)多產(chǎn)品混合生產(chǎn)。而FA

11、NUCiRVision3DL視覺系統(tǒng)由一個(gè)安裝於地面上的3DLaserSensor完成視覺數(shù)據(jù)采集。 該視覺系統(tǒng)解決了定位面有偏差的工件上料位置變化問題。由於待加工工件為毛坯件，機(jī)器人抓取工件彳爰，上料的定位孔位置會(huì)發(fā)生變化，甚至工件上料時(shí)的平面度也有變化。該技術(shù)可以自動(dòng)補(bǔ)償位置變化，實(shí)現(xiàn)高精度上料。5臺(tái)抽檢滑臺(tái)分別針對(duì)一臺(tái)機(jī)床，以實(shí)現(xiàn)隨時(shí)對(duì)該機(jī)床加工工件質(zhì)量的檢測(cè)。電氣控制系統(tǒng)運(yùn)用人機(jī)界面對(duì)整個(gè)機(jī)器人自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。采用三菱Q系列PLC控制器，并使用工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸，具有高度可靠性和可維護(hù)性。安全設(shè)備采用門開關(guān)作為機(jī)器人工作區(qū)域的安全防護(hù)，完全

12、做到人機(jī)隔離，確保系統(tǒng)在自動(dòng)運(yùn)行中的人員安全。該套設(shè)備的應(yīng)用極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量穩(wěn)定性，節(jié)省了大批人工，提高了企業(yè)的自動(dòng)化水平，減少了企業(yè)的勞動(dòng)力成本支出，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。系統(tǒng)流程如圖2所示。圖2機(jī)器人自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)流程圖2D視覺技術(shù)：無夾具定位工件的自動(dòng)柔性搬運(yùn)機(jī)器人對(duì)無定位工件的自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)的工作原理，就是利用高清晰攝像頭（vision系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)對(duì)無定位工件的準(zhǔn)確位置判斷，在機(jī)器人收到信號(hào)彳爰，機(jī)器人裝上為工件定制的專用手爪可靠的抓取工件，在與機(jī)床進(jìn)行通訊得到上料請(qǐng)求彳爰，最終完成機(jī)床的上下料。在各種機(jī)械加工行業(yè)中該系統(tǒng)應(yīng)用廣泛。使用機(jī)器人對(duì)無夾具定位工件的自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)

13、可以使生產(chǎn)流水線更加簡(jiǎn)單易於維護(hù)，并大幅度降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，效率和柔性又比較高。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安全文明，并且無污染，能在各種機(jī)械加工場(chǎng)合進(jìn)行應(yīng)用，滿足了高效率、低能耗的生產(chǎn)要求。FANUCiRVision2DV視覺系統(tǒng)主要是通過視覺系統(tǒng)軟件設(shè)置， 建立視覺畫面上的點(diǎn)位與機(jī)器人位置相對(duì)應(yīng)關(guān)系。對(duì)工件進(jìn)行視覺成像，與已標(biāo)定的工件進(jìn)行比較，得出偏差值，即機(jī)器人抓放位置的補(bǔ)償值，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)抓放。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在無夾具定位工件情況下的自動(dòng)柔性搬運(yùn)。在該上下料系統(tǒng)中，待加工工件形狀復(fù)雜，用夾具進(jìn)行定位非常復(fù)雜，也不利於以彳爰同類新產(chǎn)品的擴(kuò)展。應(yīng)用FANUCiRVision2DV視覺系統(tǒng)彳爰，待

14、加工工件只需放置於上下料滑臺(tái)無定位裝置的托盤上，實(shí)際情況為待加工工件可以在托盤上移動(dòng)正負(fù)2厘米以及旋轉(zhuǎn)正負(fù)30度。這樣大大減少了在上下料滑臺(tái)上的設(shè)計(jì)工作，保證了系統(tǒng)的擴(kuò)展功能。FANUCiRVision2DV視覺系統(tǒng)的原理是，選一個(gè)待加工工件作為初始工件，通過2DV視覺軟件對(duì)該工件在攝像頭中的畫面點(diǎn)位與機(jī)器人示教點(diǎn)位的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定,同時(shí)完成初始工件的特征標(biāo)定。示教完成的抓取程序?yàn)槌跏脊ぜ跏嘉恢玫淖ト∥恢?，此時(shí)工件抓取偏差值為零。當(dāng)工件平移或者旋轉(zhuǎn)彳爰，位置與初始工件的位置發(fā)生變化。通過2DV軟件，機(jī)器人能夠計(jì)算出位置變化量X、Y、R。機(jī)器人把該偏差值存入位置寄存器PR中。此時(shí)機(jī)器人可以通過把

15、偏差值PR補(bǔ)償?shù)匠跏甲ト∥恢脕韺?shí)現(xiàn)工件的抓取。2DV視覺系統(tǒng)操作流程如圖3。圖32DV視覺系統(tǒng)操作流程在該上下料的應(yīng)用中只有一種工件，當(dāng)有多種工件時(shí)，2DV視覺系統(tǒng)可以根據(jù)不同的工件進(jìn)行多次特征標(biāo)定，實(shí)現(xiàn)多種工件之間的切換調(diào)用。大大提高了系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，柔性度高。3D視覺定位技術(shù)助力機(jī)器人準(zhǔn)確上料3D視覺定位技術(shù)應(yīng)用於機(jī)器人上料至機(jī)床。攝像頭安裝固定在3DL視覺支架上。該技術(shù)解決了定位面有偏差的工件上料位置變化問題。由於工件為毛坯件，機(jī)器人抓取工件彳爰，上料的定位孔位置會(huì)發(fā)生變化，甚至工件上料時(shí)的平面度也有變化。對(duì)於此，在沒有3DL視覺系統(tǒng)的情況下，機(jī)器人是無法實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的準(zhǔn)確上料。其原理是：

16、選一個(gè)毛坯件作為初始工件，通過3DL視覺軟件對(duì)該工件在攝像頭中的畫面點(diǎn)位與機(jī)器人示教點(diǎn)位的關(guān)系進(jìn)行標(biāo)定，同時(shí)完成初始工件的特征標(biāo)定。示教完成的上料程序?yàn)槌跏脊ぜ跏嘉恢玫纳狭衔恢?，此時(shí)工件上料偏差值為零。當(dāng)抓取其它毛坯件彳爰，定位孔位置以及工件的平面度發(fā)生變化。通過3DL軟件，機(jī)器人能夠計(jì)算出位置變化量X、Y、Z、W、P、R。機(jī)器人把該偏差值存入位置寄存器PR中。此時(shí)機(jī)器人可以通過把偏差值PR補(bǔ)償?shù)匠跏忌狭衔恢脕韺?shí)現(xiàn)工件的上料。2DV是通過攝像頭計(jì)算平面變化量，3DL是通過攝像頭和激光綜合計(jì)算空間變化量。實(shí)際上3DL是2DV與激光技術(shù)的綜合應(yīng)用， 該技術(shù)大大增加了系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性， 尤其是在遇

17、到定位面有偏差的工件設(shè)計(jì)時(shí)。軟浮動(dòng)功能：補(bǔ)償機(jī)器人手爪在抓取工件時(shí)產(chǎn)生的位置偏差軟浮動(dòng)功能(SoftFloat)應(yīng)用於工件抓取和機(jī)器人機(jī)床上、下料步驟。該項(xiàng)目中，機(jī)器人手爪抓取處?kù)洞庸すぜ恢迷诿髅?，各個(gè)毛坯件抓取位置與定位孔位置都有差異。毛坯面與定位孔位置的變化會(huì)引起一系列的問題，這包括：工件在托盤內(nèi)，機(jī)器人抓取彳爰，由於毛坯面帶來的偏差就會(huì)導(dǎo)致工件在手爪抓取時(shí)產(chǎn)生移動(dòng)，偏差大的時(shí)候會(huì)與托盤之間產(chǎn)生摩擦；機(jī)器人從機(jī)床下料時(shí)，由於毛坯面帶來的偏差，導(dǎo)致手抓不能完全貼合毛坯面，即使強(qiáng)硬貼合上，在工件脫離定位銷時(shí)會(huì)有嚴(yán)重的摩擦，導(dǎo)致碰撞報(bào)警。雖然有2DV視覺補(bǔ)償，但是毛坯面不能作為特征量，導(dǎo)致

18、在機(jī)器人手爪抓取工件的位置在不停的變化，機(jī)器人無法補(bǔ)償此偏差。當(dāng)開啟軟浮動(dòng)功能彳爰，機(jī)器人可以受外力改變姿態(tài)，改變大小可以通過參數(shù)設(shè)置。手爪在抓取毛坯件時(shí)可以根據(jù)毛坯面改變姿態(tài)，達(dá)到完全貼合，避免碰撞和摩擦。在該項(xiàng)目中，工件定位孔與機(jī)床定位銷(錐形)之間的配合精度達(dá)到0.01毫米。機(jī)器人本身的重復(fù)精度是大於0.01毫米的，導(dǎo)致工件上料位置偏差。此時(shí)，通過應(yīng)用軟浮動(dòng)功能，機(jī)器人首先抓取工件運(yùn)行到定位銷錐度部位，由機(jī)床夾具夾緊，機(jī)器人通過軟浮動(dòng)移動(dòng)至上料位置，從而實(shí)現(xiàn)上料過程。搬運(yùn)機(jī)器人機(jī)器人自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)在重型汽車生產(chǎn)中應(yīng)用前景可期，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，重型載重運(yùn)輸汽車的需求在不斷地?cái)U(kuò)大，

19、為滿足市場(chǎng)的需求，各重型汽車廠正在不斷地積極開發(fā)新產(chǎn)品，并擴(kuò)大原有產(chǎn)能。使用機(jī)器人服務(wù)加工中心組成柔性加工生產(chǎn)線的自動(dòng)化方式逐步得到廣泛采用，從而在提高生產(chǎn)效率、減少人工成本、保障作業(yè)安全、提高生產(chǎn)品質(zhì)等方面起到了顯著作用。由上文可知，機(jī)器人自動(dòng)柔性搬運(yùn)系統(tǒng)具有很高的效率和產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性，同時(shí)兼具柔性和可靠性較高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和便於維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)，可以滿足不同種類產(chǎn)品的生產(chǎn)。對(duì)於重型汽車生產(chǎn)廠家來說，可以很快進(jìn)行產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的調(diào)整和擴(kuò)大產(chǎn)能，同時(shí)大大降低了產(chǎn)業(yè)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，具有廣泛的應(yīng)用前景。二、焊接機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用汽車行業(yè)的發(fā)展水平，代表了一個(gè)國(guó)家的綜合技術(shù)水平，汽車工業(yè)的發(fā)展將會(huì)帶動(dòng)其他行

20、業(yè)的發(fā)展。各廠商為了在日漸激烈的競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地，必須率先實(shí)現(xiàn)焊接自動(dòng)化，因此，今后除了如汽車、摩托車這樣的大批量生產(chǎn)行業(yè)，一些產(chǎn)品多樣化的企業(yè)，為了提高焊接質(zhì)量，也將會(huì)考慮使用焊接機(jī)器人，如鋼結(jié)構(gòu)等行業(yè)，與此同時(shí)，對(duì)焊接機(jī)器人的要求也必然會(huì)逐步提高，如說對(duì)焊道的自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)的需求會(huì)逐步加大等。作為焊接機(jī)器人和焊接機(jī)的專業(yè)生產(chǎn)廠家，OTC公司將繼續(xù)為提高中國(guó)的高速、高效、自動(dòng)化焊機(jī)做出自己的貢獻(xiàn)。李瑞峰：由于焊接技術(shù)是基于多學(xué)科交叉融合的產(chǎn)物，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)成果的不斷涌現(xiàn)，必將推動(dòng)焊接技術(shù)更新更快的發(fā)展。除了物理、化學(xué)、材料、力學(xué)、冶金、機(jī)械、電子學(xué)等學(xué)科的新發(fā)展將會(huì)推動(dòng)焊接新材料、新工藝

21、的不斷出現(xiàn)外，計(jì)算機(jī)、控制理論、人工智能等信息科學(xué)領(lǐng)域的新進(jìn)展將進(jìn)一步將焊接工藝實(shí)現(xiàn)的手段推進(jìn)到自動(dòng)化、機(jī)器人化和智能化的新階段，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)幾代焊接人的夢(mèng)想一一用機(jī)器來代替人工進(jìn)行焊接作業(yè)。對(duì)于在汽車工業(yè)中的點(diǎn)焊應(yīng)用來說，目前已廣泛采用電驅(qū)動(dòng)的伺服焊槍。日本豐田公司已決定將這種技術(shù)作為標(biāo)準(zhǔn)來裝備其日本國(guó)內(nèi)和海外的所有點(diǎn)焊機(jī)器人。據(jù)本田公司稱，用這種技術(shù)可以提高焊接質(zhì)量，在短距離內(nèi)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間也大為縮短，因而試圖用它來代替某些弧焊作業(yè)。據(jù)富士電機(jī)報(bào)導(dǎo)，該公司最近推出一種高度較低的點(diǎn)焊機(jī)器人，用它來焊接車體的下部零件，這種矮小的點(diǎn)焊機(jī)器人還可以與較高的機(jī)器人組裝在一起，共同對(duì)車體上部進(jìn)行加工，從而縮短

22、了整個(gè)焊接生產(chǎn)線的長(zhǎng)度。目前，用2臺(tái)機(jī)器人協(xié)調(diào)工作進(jìn)行弧焊已相當(dāng)普遍。此時(shí)，一臺(tái)弧焊機(jī)器人焊接工件，而另一臺(tái)夾持機(jī)器人夾持工件，從而不必為特殊工件專門設(shè)計(jì)成本很高的專用夾具，并能保持最佳的焊接壓力。目前，豐田公司已開始使用能夠焊接厚度為0.6mm的薄鋼板（間隙2mm）的弧焊機(jī)器人，由于這種弧焊機(jī)器人能從鋼板一側(cè)進(jìn)入到焊接位置而不必像點(diǎn)焊機(jī)器人那樣需要從鋼板兩側(cè)進(jìn)入到焊接位置，因而將優(yōu)先取代某些點(diǎn)焊作業(yè)。在日本，激光焊接還不是很普遍，而柔性本體生產(chǎn)線（FBL）方案的應(yīng)用已日益增多。在這種場(chǎng)合下，各種形狀的板金件都采用激光焊接，以形成車體的板金件。將處理速度更高的微處理器引入到機(jī)器人控制器，顯著提

23、高了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制性能，從而提高了生產(chǎn)效率。由于運(yùn)動(dòng)控制性能的不斷提高，使得一些新型應(yīng)用成為可能，比如汽車油箱的線焊，采用特殊的焊機(jī)焊接油箱的接縫，專門設(shè)計(jì)用于特定的油箱形狀，而為了便于裝入到車體內(nèi)的有限空間內(nèi)，油箱的形狀越來越復(fù)雜，因而這就要求機(jī)器人的工作盡可能滿足這一需要。過去，由于難以保持恒定的線焊速度，很難實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)，而使用了新的機(jī)器人控制器后則能夠順利完成這一任務(wù)。計(jì)算機(jī)視覺以其信息量大、精度高、檢測(cè)范圍大等特點(diǎn)，在焊接領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)焊接操作自動(dòng)化提供了有力手段。借助CCD攝像機(jī)、紅外攝像儀、X光探傷儀、高速攝像機(jī)等圖像傳感設(shè)備及智能化的圖像處理方法，許多機(jī)器人及特定

24、的自動(dòng)焊機(jī)也具備了一定的視覺功能，它們不僅可以模擬熟練焊工的視覺感知能力，而且可以超越人的局限，完成諸如獲取并處理強(qiáng)弧光及飛濺干擾下的焊縫圖像，實(shí)時(shí)提取焊接熔池特征參數(shù)，預(yù)測(cè)焊接組織、結(jié)構(gòu)及性能等，實(shí)現(xiàn)人類難以直接作業(yè)的特殊場(chǎng)合（如水下、空間核輻射環(huán)境等）的自動(dòng)焊接施工，確保焊縫質(zhì)量的穩(wěn)定性和可靠性。在國(guó)內(nèi)外研究人員的共同努力下，計(jì)算機(jī)視覺廣泛應(yīng)用于焊縫跟蹤、熔池形狀與熔透控制、焊道形貌檢測(cè)與控制等領(lǐng)域，為焊接生產(chǎn)和過程自動(dòng)化、智能化作出了重要貢獻(xiàn)。鑒于焊接過程的復(fù)雜性、先進(jìn)制造業(yè)對(duì)焊接技術(shù)更高層次的需求及用戶對(duì)新型視覺傳感系統(tǒng)更高的性價(jià)比要求等，當(dāng)前還必須解決系統(tǒng)的復(fù)雜性與可靠性、實(shí)時(shí)性與精

25、確性、可控性與智能化等方面的問題。隨著全球經(jīng)濟(jì)的一體化發(fā)展，世界制造中心逐步向中國(guó)轉(zhuǎn)移，中國(guó)工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)也將會(huì)快速地發(fā)展起來。我堅(jiān)信，在不遠(yuǎn)的未來，在中國(guó)的汽車生產(chǎn)線上會(huì)有越來越多的國(guó)產(chǎn)焊接機(jī)器人發(fā)揮作用。弧焊機(jī)器人三、裝配機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外各大汽車公司裝配生產(chǎn)線上被廣泛采用的裝配機(jī)器人。一方面使汽車裝配自動(dòng)化水平大大提高，目前，國(guó)外某些大批量生產(chǎn)的轎車的裝配自動(dòng)化程度已達(dá)到50%65%。另一方面，有效地減輕了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了裝配質(zhì)量，并明顯地提高了生產(chǎn)率。在汽車整車裝配中，機(jī)器人不僅用于擋風(fēng)玻璃的密封濟(jì)涂覆、安裝和車輪備胎、儀表盤總成、后懸梁、車門、蓄電池等部件的安

26、裝，也用于發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力總成等大件的安裝。裝配機(jī)器人四、噴涂機(jī)器人在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用噴涂機(jī)器人在汽車制造業(yè)中可噴涂形態(tài)復(fù)雜的汽車工件，而且生產(chǎn)效率和很高多用于汽車車體的噴涂作業(yè)，如噴漆、噴釉等。噴涂機(jī)器人除了上述4類機(jī)器人以外，汽車制造業(yè)中應(yīng)用的機(jī)器人還有用于特殊加工的激光加工機(jī)器人，用于部件形狀測(cè)量、裝配檢查和產(chǎn)品缺陷檢查的檢測(cè)機(jī)器人，抑制塵埃粒子大小及數(shù)量的水切割機(jī)器人和凈化機(jī)器人等。隨著中國(guó)汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)器人在先進(jìn)汽車制造中的重要性也越來越凸顯。機(jī)器人的產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，覆蓋焊接、物料搬運(yùn)、裝配、噴涂、精加工、拾料、包裝、貨盤堆垛、機(jī)械管理等領(lǐng)域。在汽車行業(yè)的應(yīng)用主要分為以下五大部分。

27、車身系統(tǒng)中，采用虛擬仿真等手段，主要針對(duì)車身覆蓋件不斷開發(fā)出新的標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化解決方案；動(dòng)力總成系統(tǒng)中，提供了涵蓋汽車傳動(dòng)系統(tǒng)核心部件：發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和傳動(dòng)軸的全套裝配測(cè)試系統(tǒng)。在沖壓自動(dòng)化系統(tǒng)方面，從卷材與堆垛到零件的碼垛，從提供控制系統(tǒng)到企業(yè)ERP,從設(shè)計(jì)到生產(chǎn)支持與效率優(yōu)化，擁有全面的工程能力；涂裝自動(dòng)化系統(tǒng)方面，以高柔性高精度的噴涂機(jī)器人來幫助客戶提升涂裝質(zhì)量，減少生產(chǎn)廢料；而在焊接自動(dòng)化系統(tǒng)中，機(jī)器人比較典型的應(yīng)用是電阻點(diǎn)焊、電弧焊；其最新一代機(jī)器人配套提供一系列高度人性化的軟件工具。汽車工業(yè)的最大特點(diǎn)是產(chǎn)量大，生產(chǎn)節(jié)拍快，產(chǎn)品一致化程度高。消費(fèi)者對(duì)汽車質(zhì)量要求越來越高，是促使機(jī)器人

28、應(yīng)用越來越普遍的一個(gè)重要原因。與人工制造相比較而言，運(yùn)用機(jī)器人進(jìn)行自動(dòng)化批量生產(chǎn)有許多好處。以汽車車燈的涂膠為例，隨市場(chǎng)對(duì)汽車車燈泡質(zhì)量要求逐日升高，對(duì)車燈的密封性能要求比以前更高了，如果仍然采用傳統(tǒng)的人工涂膠生產(chǎn)模式是不能滿足現(xiàn)在消費(fèi)者對(duì)車燈密封性能的需求的。機(jī)器人的運(yùn)用不僅能解決人工生產(chǎn)所不能達(dá)到的技術(shù)要求，而且還能進(jìn)行高質(zhì)量的批量生產(chǎn)以滿足不斷增長(zhǎng)的生產(chǎn)和消費(fèi)需求。對(duì)此，機(jī)器人卻是個(gè)很好的解決方案。比如說ABB機(jī)器人，堅(jiān)固耐用，功能強(qiáng)，使用周期可達(dá)十年以上；需要更換車型的時(shí)候，只考慮改變機(jī)器人程序就行，所以它可生產(chǎn)不同的車型；同時(shí)，由于柔性化程度高，同一條機(jī)器人生產(chǎn)線也可同時(shí)生產(chǎn)許多不同

29、種類的產(chǎn)品。作為大型投資，投資回報(bào)期的長(zhǎng)短是廠家必須考慮的重要因素之一；以前汽車商們把這個(gè)時(shí)間估算為八到十年，而有了機(jī)器人以后，這個(gè)周期被大大縮短。投資節(jié)省了，節(jié)拍變快了，避免了廢工廢力廢材料，不僅有利于汽車商本身，而且也有利于節(jié)能和環(huán)保，對(duì)社會(huì)也是一個(gè)很大的貢獻(xiàn)。目前，機(jī)器人市場(chǎng)上主要存在歐系和日系兩大類產(chǎn)品，其中，ABB是典型的歐系機(jī)器人，是第一個(gè)發(fā)明微電子電機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人生產(chǎn)廠家。ABB機(jī)器人的軌跡精度很高，尤其是在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)非常出色；若軟件設(shè)定切割一個(gè)圓，不管直徑再小，切出來的形狀所達(dá)的效果值和期望值幾乎毫無偏差。再如，過去的機(jī)器人在進(jìn)行電弧焊時(shí)，必須安裝一個(gè)特別防撞開關(guān)，避免發(fā)生撞擊事故時(shí)可能對(duì)人體及設(shè)備產(chǎn)生的不安全因素；而ABB卻是通過獨(dú)特防碰撞軟件技術(shù)，使得力的控制達(dá)到了最巧妙的設(shè)定。在電阻點(diǎn)焊時(shí)，要求工程師非常清楚的了解工具的重心在哪里，慣量多大，必須標(biāo)定的很好，才能最優(yōu)化的發(fā)揮機(jī)器人的性能。憶起機(jī)器人最初在業(yè)界興起的時(shí)候，王經(jīng)理細(xì)談起，最初只有合資廠們直接引進(jìn)機(jī)器人