电子制造展|智能制造的关键——工业机器人

工业机器人是现代工业不可或缺的重要工具，它能提高企业生产效率，降低用人成本，提高产品质量，甚至改变整个行业的生产方式。那么，一台完整的工业机器人究竟由哪些部分组成呢？它都有什么特点？接下来电子制造展小编就来告诉你。

电子制造展浅谈工业机器人的组成

一般来说，工业机器人由三大部分六个子系统组成。三大部分是：机械部分、传感部分和控制部分。六个子系统可分为：机械结构系统、驱动系统、感知系统、机器人-环境交互系统、人机交互系统和控制系统。

1、机械结构系统-坚固的骨架

机械结构系统是工业机器人的基础，直接影响其形状、尺寸和稳定性，由底座、手臂和终端操作器组成。底座提供整体支撑，手臂和终端操作器则负责实现机器人的各项动作。

手臂通常由上臂、下臂和手腕组成。终端操作器是直接安装在手腕上的重要组成部分，如二手指或多手指的手抓、喷漆枪、焊具等。这些部分协同工作，构成了机械结构系统，为机器人的整体运动和操作奠定了坚实的基础。

2、驱动系统-动力的引擎

驱动系统是工业机器人的动力来源，由驱动器和传动机构组成，通常与执行机构连成一体。为了实现机器人运行，每个关节都需要放置传动装置，即每个运动自由度。

驱动系统可以是液压传动、气压传动、电动传动，也可以是通过同步带、链条、轮系、谐波齿轮等机械传动方式直接驱动或间接传动。这一系统为机器人提供了多样化的动力选择，以满足不同工作场景的需求。

3、感知系统-机器人的眼睛

感知系统是工业机器人的智能感知器官，它通过各种传感器收集环境信息，为机器人提供实时数据。这些传感器包括视觉传感器、声音传感器、力传感器等，构成了这个系统的核心部分。

感知系统由内部传感器模块和外部传感器模块组成，使机器人能够感知并适应不同的工作环境，实现自主决策和反应。视觉传感器更能保障机器人的精确定位和识别，为各种复杂任务提供支持。

4、机器人-环境交互系统

机器人-环境交互系统是工业机器人与其工作环境之间相互作用的关键桥梁，通过执行器将机器人的动作转化为对环境的影响，实现任务的执行。同时，环境传感器收集的数据反馈到机器人，使其能够实时调整行为，适应不同的工作环境。

5、人机交互系统-实现人机共生

人机交互系统致力于使工业机器人能够与人类工作者协同工作，包括触摸屏、语音识别、手势控制等技术。

通过友好的界面设计，操作者可以轻松设定机器人的工作任务、监控运行状态，实现更加智能的人机协作。这种互动方式提高了工作效率，同时降低了对专业技能的依赖，推动了智能制造的发展。

6、控制系统-智慧的指挥中枢

控制系统是工业机器人的智能中枢，负责协调和管理其他五个子系统，由计算机和控制器组成。它根据机器人的作业指令和传感器反馈的信号，支配机器人的执行机构，完成规定的运动和功能。

根据控制原理可分为程序控制系统、适应性控制系统和人工智能控制系统。根据控制运动的形式可分为点位控制和连续轨迹控制。

如果机器人不具备信息反馈特征，则为开环控制系统；具备信息反馈特征，则为闭环控制系统。

控制系统也包括编程设备，使操作者能够设定机器人的工作流程。通过高度智能的算法和实时调节，控制系统确保机器人在复杂的工作环境中能够高效、安全地执行任务。

电子制造展浅谈智能制造中工业机器人的特点

智能制造中应用的工业机器人，具有较高的灵活度、生产效率高，且具有较强的可拓展性，其应用范围逐渐扩大，受到制造企业的青睐。

灵活度较高

灵活度是衡量工业机器人基础的重要指标，能够在工业生产中反映出工业机器人动作的连贯性和灵活性。在具体应用过程中，可以采用直线运动、摆动或者转动的轴线等方式，对其灵活性进行测试。另外，自由度也是表现工业机器人灵活性的重要参数，具体指的是机械臂可以独立移动的关节数量。目前，工业机器人在实际应用中，可以将每个关节看作是独立的伺服装置，每根主轴都有一个服务器，机械臂需要在控制器的作用下，协同作业。相比于人工操作，灵活性更强，也能更为高效的完成相应操作，满足制造需求。

生产效率高

作为一种高科技的机械装置，同时，工业机器人的应用可以取代传统的手工制造，并且展现出快、准、稳的特点。工业机器人的应用也提高了生产效率，这主要是由于工业机器人可以在短时间内完成重复作业，并且生产的精度比人工更高。工业机器人设置好程序后，会按照程序持续操作，期间也不会出现停顿，相比于人工，其生产效率更高，更可以满足工业生产需求，提高企业产品市场竞争力。

可拓展性较强

传统的工业生产，工艺改进和技术引入需要消耗大量的时间和精力对工人进行培训考核，需要一定的周期才能保证新技术和设备的使用效果，不利于企业快速提升生产效益。而应用工业机器人进行制造，能够利用其可扩展性，通过编程、自动控制等方式，让机器人的功能得以拓展，从而快速完成指定生产工序。在智能制造快速发展的今天，工业机器人通过编程拓展功能的这一特点，让其更具生产优势。实际生产时可以根据需求，及时拓展内容，增强工业机器人的功能性，满足生产需求。

电子制造展浅谈工业机器人在智能制造中的应用

智能制造过程中应用工业机器人，需要选择合适的技术，打破传统生产模式的限制，提高生产质量与效率，增强企业的市场竞争力。

无人行车技术的应用

智能制造过程中工业机器人的应用，一个重要方向就是无人行车，当前主要用于匹配库位及调运钢卷，显著提升工作效率并降低工作强度。传统制造企业生产时，上述工作进行过程中需要人工控制，合理利用吊运技术，做好相关的信息传递工作，在这一过程中，每个环节都有可能出现问题，从而影响正常作业的推进。而应用工业机器人具备的无人行车功能，能够完全突破工人控制的限制，按照既定的运输计划，自动完成库位匹配和运输任务。并且工业机器人还能对运输计划和行车路线进行科学测算，保证短运输距离和路程，从而减少对运输时间的消耗，提升生产效率，为企业节约更多的成本。企业应用无人行车技术时，要考虑自身实际情况，制定合适的运行方案，充分发挥工业机器人的作用，降低运行成本，增强企业的核心竞争力。

自动贴签与喷涂

工业机器人的贴签功能也被广泛应用到当前的智能制造中，在具体作业过程中，能够快速准确完成贴签工作。相应数据指令传递给数据系统后，系统经过分析会向工业机器人输入相应的指令，工业机器人根据操作指令完成相应动作，会快速完成分析，之后执行打印、拾取、贴签操作，从而完成制定的贴签工作。相对于传统的人工作业，应用工业机器人开展贴签工作，实际工作效率高，且可以规避人为因素造成的错误。而且单就贴签效果分析，机器人贴的更为平整、结实。因此，智能制造的一个重要内容，就是工业机器人贴签，这已经逐步成为企业的首选方式。

如在汽车制造工艺中涉及很多喷涂工作，其中包含车身和很多零部件的喷涂，操作十分繁琐，对于质量的要求也很高。若将其全部交由人工来完成，效率极低，而且存在很多返工问题。但是利用工业制造机器人，可以通过对其内部自动化程序的提前设定来完成快速喷涂工作，保证车身表面喷涂的匀称性。关键的是，工业机器人能够给联通网络，通过计算机对喷涂部位图像信息进行精准计算，不仅能节约原材料，减小误差，还能使质量更加精细。在实际操作过程中，如果喷涂部位存在工艺问题，机器人内部的操控系统也能及时发现，并针对其工艺问题展开计算，针对喷涂思路和方法等就进行改进，以此解决问题。

自动搬运

在机械工业生产过程中，存在大量的零部件搬运工序，传统的作业都是人工和设备配合完成，但随着企业生产规模的扩大，搬运强度也成倍增加，人工的效率难以满足生产的实际需要。面对这种情况，将工业机器人应用到产品和零部件的搬运工序中，能够大幅提升搬运效率，并且降低作业过程中出现的各种危险，有利于提升企业的综合效益，推进企业的智能化建设。

如汽车在生产制造企业中，汽车装配时会涉及到很多小体积零件，可以通过工业机器人快速搬运零件，减少人工来回操作。机械臂工业机器人模仿人体完成相应物品搬运，并将其运送到相应位置。操作人员通过操作面板输入相应指令后，机器人面对不同的指令会完成不同的动作，从而满足人们的生产需要，提高生产效率，扩大经济效益。

相比普通工人，应用工业机器人进行汽车整体装配，不仅专业化水平更高，而且精确程度明显提升。关键的，汽车装配专用机器人能够应用于各种不同工作环境，比如高温环境，低温环境、高空作业等等，而且即使任务难度、需求等增加，也不影响其完成工作的质量和效率。近些年，随着我国汽车制造产业的快速发展以及生产水平的大幅度提升，很多零部件的体积不断缩小，性能不断优化，产量不断增加，单纯的人工装配不能满足其在精度方面的要求，而且人工装配费时费力，无法满足生产要求。但是汽车装配专用机器人能够给按照程序设定对汽车零配件进行完美组装，包括车座电池、仪表、方向盘、车灯、车窗以及座椅等的装配与安装工作。在具体安装过程中，不仅误差系数小、速度快，而且整体性能得到

焊接

焊接作业是工业生产中的重要工序，焊接作业具有一定的危险性，并且焊接的质量对整个生产的质量具有重要的影响。传统的人工焊接需要工作人员具备丰富的经验，根据实际情况完成相关的作业，还要做好检测工作，保证焊接效果，因此整个焊接作业需要消耗一定的时间成本和人力成本。目前将工业机器人应用到汽车制造领域中，能够快速完成大量焊接任务，提升焊接的精准性和焊接效果，有效避免人工作业的失误。随着科学技术进步与发展，焊接机器人智能化程度不断提升，开始逐步应用弧焊技术，显著提高焊接作业效率，降低人工作操作误差产生的可能。

如在汽车工业制造中，工业机器人应用多的工种就是焊接处理，其中又以点焊和弧焊技术应用多。因此工业机器人又被分为点焊机器人和弧焊机器人两类。鉴于汽车制造过程的复杂性，每辆车身上至少有4000个焊点，甚至更多，如果将这些工作全部交由工人来完成，不仅要耗费极大的人力，其加工完成所要的时间也非常久，而且对于质量却不能完全保证。但若将这些工作全部交由工业机器人来完成，不论是点焊还是弧焊工业机器人，不仅能够根据要求做到精准控制，合理施工，而且能够按照程序设置好的要求完美作业，保证质量的同时提高效率，相比传统人工操作可谓精细，关键省时省力。

机械加工

机械加工是工业机器人应用的重要方面。随着我国工业化程度提升，各行各业生产中都在使用各种机械设备，这些设备都是由不同零部件组成，特别是大型特种设备，要求各零部件具有较高精度，对相关岗位人员要求较高，这些高端人才在很大程度上决定着以前工业的发展质量。而如今，随着工业机器人的问世和应用，在这些设备的加工作业中，控制人员可以将相关的参数输入到计算机设备，利用机器人完成自动化加工，不仅能够确保加工精度，还能提升加工效率。

在现代工业生产的流水线作业中，零部件装配是非常重要的工序。对于我国的当前大部分工业企业而言，依然需要人工完成零部件的装配，但工作人员在长时间工作后，会出现精力不济等问题，影响了企业的生产效率和产品的生产质量。考虑到这一问题，目前越来越多的生产企业开始应用工业机器人开展装配作业。要想实现上述目的，就需要合理应用传感器，借助传感器完成相应工作。如，利用视觉传感器，工业机器人通过其分辨零部件，将其安装到相应位置，确保设备组装的精确性；合理利用触觉传感器，其功能在于帮助机器人补偿工件位置，减少装备误差，避免机器人之间出现碰撞问题；力传感器的应用。工业机器人能够对获取的数据信息对腕部受力情况进行分析，从而控制操作力度，保证装配质量。相信随着相关技术的日益成熟，工业机器人的应用成本会逐步降低，届时机器人工智能制造中的应用将会变得更加广泛。

其他领域的应用

借助工业机器人，能够将机械制造中原本极为复杂难处理的问题实现简单化处理，促进瓶颈问题的快速解决。实际上，在机械制造和制造过程中，会牵扯到各种类型的数据计算，但是借助工业机器人能够对这些复杂计算进行快速处理，降低制造过程中的计算量和计算难度，确保计算结果的准确性和数据精度。在开展新型机械制造研发工作时，借助工业机器人的加持，能够帮助制造师快速提升并优化产品各项性能和指标，使其达到制造规范要求，符合制造规定标准。在提升研发速度，节省科研时间，材料、资金等等的同时，帮助企业大限度降低研发投入成本。另外，如果在进行机械制造和制造过程中，将动力学模型和工业机器人结合，能帮助制造人员在短时间获取关于机械结构在强度、刚度、热态等方面的重要数据信息；而如果将计算机技术和工业机器人结合，则能够针对产品各项数据进行详细分析和计算，针对机械运行中可能存在的隐患进行发现和规避，提升其运行安全性。

对于机械产品而言，其可涉及的范围极为广泛。而对制造师而言，任何形态、体积、功能的机械产品制造都可能涉及。但在针对大中型机械产品进行制造时，所涉及的结构较为复杂，其零部件的制造是整个制造工作中难度大的一个环节，需要制造师根据所制造机械产品的大小、用途、部位等对零件的型号、大小、样式等进行清晰规划。传统大中型机械产品在制造时，经常出现零配件装配问题。究其根本，其内部零部件太过繁多，生产时经常出现质量问题，或者工人在装配时出现工作失误，对设备质量和运行效果产生严重影响。通过工业机器人能针对零部件装配过程中存在的问题进行快速检查和发现，在装配完成后，还能直接对设备运行状态进行模拟，对其质量进行检验，帮助企业减少经济损失，提升生产效益。

结论

在自动控制技术、信息技术快速发展的今天，工业机器人被应用到越来越多的领域，改变了我国工业生产和发展的面貌，提升了我国工业生产的效率和产品的质量，有利于推动企业的转型，助力我国的经济发展。但我们依然需要明确我国的工业机器人应用相对于发达国家还有差距，因此需要做好高端精尖技术的研发，让工业机器人在我国的制造行业中发挥更大的价值。电子制造展小编觉得，随着技术的不断发展和应用需求的不断扩大，工业机器人展现出强大的生产力和灵活性，正在推动着工业自动化的不断发展。

文章来源：防爆云

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