工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用現(xiàn)狀及教學(xué)發(fā)展趨勢(shì)

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摘要：工業(yè)機(jī)器人在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，提高了生產(chǎn)效率，加快了人類(lèi)社會(huì)發(fā)展進(jìn)程。隨著工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)領(lǐng)域的逐漸擴(kuò)大化和機(jī)器人生產(chǎn)的日趨復(fù)雜化，工業(yè)機(jī)器人人才日益緊缺。技工院校、高職院校和高等院校在培養(yǎng)工業(yè)機(jī)器人人才的任務(wù)也逐漸艱巨且富有挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：工業(yè)機(jī)器人；應(yīng)用現(xiàn)狀；機(jī)器人教學(xué)

1引言

科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息通信技術(shù)等技術(shù)飛速發(fā)展，使工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展速度也不斷提高。21世紀(jì)后，中國(guó)逐漸成為世界工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用大國(guó)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用也逐漸滲透至各個(gè)領(lǐng)域。未來(lái)，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用人才需求量必然增加，因此在工業(yè)機(jī)器人快速應(yīng)用的同時(shí)，也必須要考慮機(jī)器人應(yīng)用人才的培養(yǎng)。

2工業(yè)機(jī)器人的概述

最早的工業(yè)機(jī)器人，是人類(lèi)生產(chǎn)中用于搬運(yùn)材料工具或零件的裝置，具有可編程性。工業(yè)機(jī)器人最大的特點(diǎn)是可以代替人類(lèi)進(jìn)行較為繁重的任務(wù)，其起重能力強(qiáng)、運(yùn)行速度快、操作精準(zhǔn)度極高，在提高生產(chǎn)效率方面有著非常之大的貢獻(xiàn)。工業(yè)機(jī)器人最初被設(shè)計(jì)成類(lèi)似于人類(lèi)手臂的形狀，一般采用六關(guān)節(jié)設(shè)計(jì)模式，能夠在空間內(nèi)完成較為簡(jiǎn)單的運(yùn)動(dòng)和操作。在機(jī)器人手臂末端，通過(guò)裝配不同的工具，可以完成不同功能的操作。即根據(jù)機(jī)器人使用功能上分類(lèi)，可以分為焊接機(jī)器人、噴涂機(jī)器人、搬運(yùn)機(jī)器人、涂膠機(jī)器人等。不同功能的機(jī)器人手臂上的操作工具和設(shè)備不同，這是區(qū)分工業(yè)機(jī)器人功能最明顯的標(biāo)志。工業(yè)機(jī)器人最明顯的特點(diǎn)主要包括精度和重復(fù)精度高、運(yùn)行速度快。在例如汽車(chē)生產(chǎn)線(xiàn)、手機(jī)裝配線(xiàn)等行業(yè)中，精度和重復(fù)精度是絕對(duì)的要求，一旦精度被改變，很可能導(dǎo)致產(chǎn)品次品率上升，企業(yè)將蒙受巨大損失。最早人類(lèi)曾用過(guò)以簡(jiǎn)單步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)構(gòu)成的機(jī)械手臂去完成生產(chǎn)線(xiàn)上的部分操作，結(jié)果均因?yàn)榫炔粔?、位置常常不精?zhǔn)，導(dǎo)致生產(chǎn)站位中無(wú)法缺少人類(lèi)的配合。然后工業(yè)機(jī)器人的出現(xiàn)，直接解決了這一問(wèn)題。工業(yè)機(jī)器人的運(yùn)行速度之快，也導(dǎo)致生產(chǎn)速度的必然加快。工業(yè)機(jī)器人不僅在工業(yè)生產(chǎn)中發(fā)展較快，在醫(yī)療、社會(huì)服務(wù)、人類(lèi)居家生活和軍事中的應(yīng)用也越來(lái)越多，各式各樣的工業(yè)機(jī)器人，改變著人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的格局。

3工業(yè)機(jī)器人在行業(yè)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)行業(yè)中的應(yīng)用

汽車(chē)行業(yè)是最早應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人的行業(yè)之一，也是目前世界應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人最多的領(lǐng)域。例如日本豐田、德國(guó)寶馬已經(jīng)配套了近乎100%的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)，其中必不可少的是工業(yè)機(jī)器人“站位”的應(yīng)用。在汽車(chē)生產(chǎn)中，工業(yè)機(jī)器人主要完成的工作任務(wù)有搬運(yùn)、焊接、噴漆、涂膠和部分器件的安裝。其中搬運(yùn)任務(wù)主要是由工業(yè)機(jī)器人將汽車(chē)上的某些部件，搬運(yùn)至下一生產(chǎn)環(huán)節(jié)中進(jìn)行使用。焊接是工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)環(huán)節(jié)中最為典型的應(yīng)用，由于焊接是特殊工種，以往人工操作往往會(huì)帶來(lái)各種危險(xiǎn)性；焊接也是熟練和富含技術(shù)的工種，焊接點(diǎn)的完整程度決定汽車(chē)車(chē)身強(qiáng)度和運(yùn)行安全，因此汽車(chē)生產(chǎn)中的焊接環(huán)節(jié)尤為重要。噴漆主要是使用工業(yè)機(jī)器人對(duì)車(chē)身部分零部件進(jìn)行噴涂處理，對(duì)比人工噴涂，工業(yè)機(jī)器人操作可以免去油漆對(duì)人體的傷害，同時(shí)噴涂效果均勻，一經(jīng)調(diào)試，可以批量噴涂生產(chǎn)，并且生產(chǎn)一致性極高。涂膠機(jī)器人主要是的汽車(chē)部分玻璃的黏合操作，其特點(diǎn)是涂膠均勻、一次成型、無(wú)過(guò)多廢膠。此外，工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)中幾乎無(wú)處不在，可以說(shuō)工業(yè)機(jī)器人改變了汽車(chē)生產(chǎn)的格局。

3.2工業(yè)機(jī)器人在電子產(chǎn)品裝配中的應(yīng)用

在電子產(chǎn)品裝配中，例如手機(jī)的裝配生產(chǎn)，工業(yè)機(jī)器人發(fā)揮了重要作用，主要表現(xiàn)在精度高、速度快、產(chǎn)品一致性好。在電子產(chǎn)品裝配生產(chǎn)中，常采用并聯(lián)機(jī)器人，其特點(diǎn)是操作范圍小，但是速度極快。針對(duì)某一特定生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)據(jù)表明，對(duì)比傳統(tǒng)人工操作，采用機(jī)器人生產(chǎn)后，次品率下降了超過(guò)75%，操作速度提升近300%。因此工業(yè)機(jī)器人在電子行業(yè)中貢獻(xiàn)極為突出。此外，在電子配件檢測(cè)、搬運(yùn)和包裝中，工業(yè)機(jī)器人也起到了明顯作用。

3.3工業(yè)機(jī)器人在化工、食品生產(chǎn)中的應(yīng)用

在化工生產(chǎn)中，工業(yè)機(jī)器人可以運(yùn)送一些人類(lèi)無(wú)法直接接觸的化學(xué)原料，并且可以進(jìn)行原料的混合、化工運(yùn)作等?；どa(chǎn)本是危險(xiǎn)性極高的行業(yè)之一，也是對(duì)人體傷害較大的行業(yè)。工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用有效改變了化工生產(chǎn)格局，降低人受到危害的同時(shí)，還提高了生產(chǎn)效率。在食品生產(chǎn)中，通過(guò)不同工業(yè)機(jī)器人在食品生產(chǎn)線(xiàn)上的安裝和運(yùn)作，替代了傳統(tǒng)生產(chǎn)線(xiàn)人工站位。減少食品生產(chǎn)和包裝過(guò)程中的人工參與，能夠有效提升食品安全質(zhì)量，降低人工生產(chǎn)帶來(lái)的不健康因素。

3.4工業(yè)機(jī)器人在軍事中的應(yīng)用

無(wú)人機(jī)、無(wú)人探測(cè)車(chē)、自動(dòng)排爆車(chē)等是工業(yè)機(jī)器人在軍事中最典型的應(yīng)用。軍事環(huán)境較為復(fù)雜，危險(xiǎn)程度高。工業(yè)機(jī)器人在軍事活動(dòng)中，在某些方面可以有效替代人類(lèi)操作，從而降低犧牲率，提高軍事效果。

4職業(yè)院校工業(yè)機(jī)器人教學(xué)發(fā)展趨勢(shì)

工業(yè)機(jī)器人的課程在職業(yè)院校和高等院校都有開(kāi)展，但是側(cè)重點(diǎn)不同。高等院校的工業(yè)機(jī)器人主要以設(shè)計(jì)、仿真、高難度應(yīng)用、精細(xì)化再開(kāi)發(fā)等為主，而職業(yè)院校則是以當(dāng)前市場(chǎng)上主流工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用和維護(hù)為主，二者都是為工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)應(yīng)用提供人才支撐。就目前工業(yè)機(jī)器人在各行各業(yè)大規(guī)模的應(yīng)用及趨勢(shì)，很明顯其維護(hù)和調(diào)試人員缺口較大，因此職業(yè)院校在開(kāi)展工業(yè)機(jī)器人專(zhuān)業(yè)時(shí)，必須要圍繞這兩點(diǎn)進(jìn)行。工業(yè)機(jī)器人的維護(hù)專(zhuān)業(yè)主要包括機(jī)械維護(hù)和電氣維護(hù)，包含兩個(gè)大學(xué)科的知識(shí)，因此未來(lái)在開(kāi)設(shè)此類(lèi)課程中，應(yīng)在基礎(chǔ)課程中同時(shí)開(kāi)展機(jī)械基礎(chǔ)和電氣基礎(chǔ)課程，以培養(yǎng)較為綜合的工業(yè)機(jī)器人維護(hù)人才。有些院校則是在原有專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)上增加機(jī)器人維護(hù)課程，例如在機(jī)械專(zhuān)業(yè)中開(kāi)展機(jī)械維保課程、電氣機(jī)電專(zhuān)業(yè)則開(kāi)展電氣維保課程，二者人才的綜合便是工業(yè)機(jī)器人維保人才。工業(yè)機(jī)器人的調(diào)試主要指在生產(chǎn)線(xiàn)中，大量主要程序已經(jīng)由工程師編寫(xiě)完成，但是機(jī)器人在長(zhǎng)久運(yùn)行中，受到撞擊或其他因素，難免會(huì)導(dǎo)致機(jī)器人部分點(diǎn)位丟失或不準(zhǔn)確，那么就需要機(jī)器人調(diào)試人才進(jìn)行必要的調(diào)整，以保證生產(chǎn)線(xiàn)完整運(yùn)行。

5結(jié)束語(yǔ)

未來(lái)，工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)繼續(xù)擴(kuò)大，在某些領(lǐng)域的應(yīng)用也會(huì)從基礎(chǔ)化逐漸發(fā)展到復(fù)雜化、精細(xì)操作化。工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展必然加快人類(lèi)社會(huì)進(jìn)步的步伐，同時(shí)大量工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)、維護(hù)和應(yīng)用調(diào)試的人才緊缺也必然加劇。因此，在機(jī)器人行業(yè)發(fā)展的同時(shí)，提高工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用人才隊(duì)伍的建設(shè)，也必須加快腳步。

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作者：胡樂(lè)峰 單位：萊蕪技師學(xué)院