智能制造領(lǐng)域協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用

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【內(nèi)容摘要】在經(jīng)濟(jì)迅猛增長(zhǎng)的今天，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，使得智能機(jī)器人技術(shù)更加成熟與完善，從而出現(xiàn)了更加先進(jìn)的協(xié)作機(jī)器人，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，協(xié)作機(jī)器人具有高效、便捷等諸多優(yōu)勢(shì)，有效地將其應(yīng)用到智能制造領(lǐng)域，可以為整個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展提供重要幫助?；诖?，本文通過(guò)對(duì)協(xié)作機(jī)器人的簡(jiǎn)單概述，進(jìn)而闡述了其與傳統(tǒng)機(jī)器人之間存在的區(qū)別，之后以此為基礎(chǔ)，從多個(gè)角度出發(fā)，探討了協(xié)作機(jī)器人在智能控制領(lǐng)域的具體應(yīng)用，并對(duì)協(xié)作機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展進(jìn)行了展望，以使協(xié)作機(jī)器人在實(shí)際當(dāng)中發(fā)揮出更大的作用。

【關(guān)鍵詞】智能化;制造領(lǐng)域;協(xié)作機(jī)器人

制造領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，逐漸對(duì)智能化技術(shù)產(chǎn)生了更高的技術(shù)，并對(duì)該技術(shù)進(jìn)行了廣泛應(yīng)用，通過(guò)該技術(shù)不僅降低了生產(chǎn)成本，而且還加快了生產(chǎn)效率，提高了生產(chǎn)質(zhì)量，對(duì)整個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展具有重要意義。近年來(lái)，隨著制造業(yè)智能化建設(shè)速度的不斷加快，對(duì)內(nèi)部生產(chǎn)活動(dòng)提出了更高的要求，依然采用人工生產(chǎn)或者是傳統(tǒng)機(jī)器人的生產(chǎn)方式，已經(jīng)不能滿足這一需求，需要尋找更加先進(jìn)的方式替代，協(xié)作機(jī)器人是效果較為良好的一種。

一、協(xié)作機(jī)器人概述

所謂的協(xié)作機(jī)器人，指的是生產(chǎn)活動(dòng)開(kāi)展時(shí)，能夠在不打擾人員正常工作的基礎(chǔ)上，與人員同時(shí)進(jìn)行工作，使兩者保持協(xié)同性，其中不僅體現(xiàn)出了人類的智慧，而且還展示出機(jī)器人的效率。有效地將其應(yīng)用到生產(chǎn)活動(dòng)當(dāng)中，能夠大大提升生產(chǎn)效率，為企業(yè)更好的發(fā)展奠定良好基礎(chǔ)。對(duì)于協(xié)作機(jī)器人來(lái)說(shuō)，具有很多顯著的特點(diǎn)，具體來(lái)說(shuō)，主要包括下述幾個(gè)方面:一是輕量化。機(jī)器人內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，集成化程度較高，電子元件相對(duì)較少，不僅有利于人員的操控，而且還具備更強(qiáng)的安全性。二是友好性。不論是整個(gè)表面，還是一些關(guān)節(jié)處，均非常的光滑，沒(méi)有尖銳的轉(zhuǎn)交，不會(huì)對(duì)人員或物品造成傷害。三是感知力。機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，能夠自動(dòng)采集周邊環(huán)境信息，并通過(guò)信息的分析，了解周邊環(huán)境的具體情況，并以此為基礎(chǔ)，對(duì)行動(dòng)方案進(jìn)行調(diào)整。四是人機(jī)協(xié)作。對(duì)外界環(huán)境非常的敏感，當(dāng)其達(dá)到已設(shè)定的力時(shí)，則會(huì)立刻停止運(yùn)行，此外，系統(tǒng)內(nèi)部存在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，因而無(wú)需設(shè)置保護(hù)欄，使得整個(gè)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)，能夠與人員同時(shí)完成工作。五是編程方便。不論是專業(yè)的技術(shù)人員，還是一般人員，均可完成編程工作，有利于機(jī)器人的使用。

二、協(xié)作機(jī)器人與傳統(tǒng)機(jī)器人的區(qū)別

相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，協(xié)作機(jī)器人具有多方面優(yōu)勢(shì)，具體來(lái)說(shuō)，包括下述幾個(gè)方面:一是由于協(xié)作機(jī)器人感知力更強(qiáng)，能夠更加精準(zhǔn)地采集外界的信息，因而控制效果更好。二是與傳統(tǒng)機(jī)器人相比，協(xié)作機(jī)器人智能化程度更高，可以與人員同時(shí)完成工作，不會(huì)對(duì)人員造成傷害。而傳統(tǒng)機(jī)器人工程現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)，無(wú)關(guān)人員通常不可入內(nèi)，需要圍上保護(hù)欄。三是傳統(tǒng)機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，若其出現(xiàn)故障，需要由相應(yīng)的機(jī)械設(shè)備代替其工作，若其他設(shè)備性能較低戶存在故障，則會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)線停止運(yùn)行，無(wú)法繼續(xù)開(kāi)展生產(chǎn)工作，而在協(xié)作機(jī)器人方面，存在較高的柔性，可以與人員共同完成工作，因而其無(wú)法正常使用時(shí)，是由附近的人員接替其工作，使得整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)能夠順利進(jìn)行下去。由于協(xié)作機(jī)器人具有諸多優(yōu)勢(shì)，因而被一些大規(guī)模企業(yè)進(jìn)行了應(yīng)用。但需要注意的是，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，協(xié)作機(jī)器人價(jià)格貴，成本高，因而不適合中小型企業(yè)的應(yīng)用。

三、協(xié)作機(jī)器人在智能制造領(lǐng)域的應(yīng)用

(一)拾取與放置。以往階段，智能制造過(guò)程中，依然存在一些工作需要由人工手動(dòng)完成，最為常見(jiàn)的就是物品的拾取與放置。對(duì)于這項(xiàng)工作來(lái)說(shuō)，由于需要反復(fù)進(jìn)行同一個(gè)動(dòng)作，不僅需要耗費(fèi)較大的體力，為人員帶來(lái)較大的工作負(fù)擔(dān)，且會(huì)人員身體造成損害，同時(shí)，還會(huì)增加工作的枯燥感，導(dǎo)致人員難以集中精神力，使得工作當(dāng)中經(jīng)常出現(xiàn)各種問(wèn)題，影響物品的放置效率。而協(xié)作機(jī)器人的應(yīng)用，則可有效改善上述情況，大大降低了人員的勞動(dòng)量。所謂的拾取與放置工作，就是將物品從某個(gè)區(qū)域提起后，將其放置到指定的區(qū)域。智能制造領(lǐng)域，通過(guò)這項(xiàng)工作的開(kāi)展，能夠取下傳送帶上山的產(chǎn)品，有利于后續(xù)的包裝。拾取過(guò)程中，還應(yīng)采取相應(yīng)的視覺(jué)技術(shù)，通過(guò)該技術(shù)觀察產(chǎn)品的位置，然后利用機(jī)械臂將其抓起，并放入到特定位置上。

(二)設(shè)備監(jiān)控。在智能制造領(lǐng)域當(dāng)中，雖然會(huì)通過(guò)相應(yīng)的監(jiān)控軟件對(duì)生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控，以及時(shí)發(fā)現(xiàn)其中存在的故障，并予以解決，但為了確保生產(chǎn)設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行，依然需要人員的配合。而人員監(jiān)控時(shí)，不僅需要消耗大量體力，而且還會(huì)使眼睛產(chǎn)生疲勞感，影響人員的身體健康。而應(yīng)用協(xié)作機(jī)器人后，則能夠有效地將人員解放出來(lái)，同時(shí)，由于協(xié)作機(jī)器人智能化程度更高，感知力更強(qiáng)，能夠同時(shí)監(jiān)管多臺(tái)設(shè)備，大大提升了監(jiān)管效率，為設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行提供了重要幫助。在監(jiān)控類的機(jī)器人當(dāng)中，存在相應(yīng)的I/O對(duì)接元件，通過(guò)這些元件進(jìn)行信息的傳遞，以達(dá)到監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行的目的。

(三)包裝碼垛。產(chǎn)品放置到指定位置后，需要對(duì)其進(jìn)行包裝與碼垛，為產(chǎn)品的運(yùn)輸打下良好基礎(chǔ)。對(duì)于這一工作來(lái)說(shuō)，通常由多個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，如收縮包裝、箱體裝配等，因而與放置工作具有相類似的特點(diǎn)，即需要反復(fù)進(jìn)行同一動(dòng)作，而產(chǎn)品當(dāng)中，通常存在小負(fù)載，會(huì)帶給人員一定的負(fù)擔(dān)，但在協(xié)作機(jī)器人方面，則非常適合。協(xié)同機(jī)器人運(yùn)行前，只需要根據(jù)包裝碼垛的需求，設(shè)置相應(yīng)的代碼指令，機(jī)器人就會(huì)自動(dòng)完成這項(xiàng)工作，并針對(duì)環(huán)境實(shí)際情況，進(jìn)行自我調(diào)節(jié)，不會(huì)受到人員的打擾，也不會(huì)對(duì)人員進(jìn)行打擾。

(四)加工作業(yè)。產(chǎn)品制造的工程中，加工作也是最為關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)，即通過(guò)相應(yīng)的技術(shù)手段，生產(chǎn)出相應(yīng)的產(chǎn)品，這一環(huán)節(jié)開(kāi)展效果的好壞，直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量。智能制造領(lǐng)域開(kāi)展加工作活動(dòng)時(shí)，即對(duì)協(xié)作機(jī)器人進(jìn)行了應(yīng)用，如焊接、涂膠等。對(duì)于這些工作來(lái)說(shuō)，均具有同一個(gè)特點(diǎn)，即在相同的路徑內(nèi)，反復(fù)完成同一動(dòng)作。若由心人員完成，應(yīng)在正式入崗前，開(kāi)展諸多培訓(xùn)活動(dòng)，使人員具備豐富的理論知識(shí)，以及較強(qiáng)的實(shí)踐工作能力后，才可有效完成該項(xiàng)工作。如果應(yīng)用了協(xié)作機(jī)器人，則能夠改善這一問(wèn)題，提高生產(chǎn)效率。通過(guò)上述分析我們可以發(fā)現(xiàn)，協(xié)作機(jī)器人存在諸多優(yōu)勢(shì)，如編程更加簡(jiǎn)單，大部分人員均可獨(dú)立完成，所以，產(chǎn)線一線工人即可根據(jù)自身的工作需要，對(duì)機(jī)器人進(jìn)行設(shè)置，進(jìn)而協(xié)同完成整個(gè)工作。

(五)精加工作業(yè)。產(chǎn)品制造時(shí)，不僅需要一般的加工作業(yè)，同時(shí)還要開(kāi)展一些精加工作業(yè)，如拋光、打磨等，這些工作若交由人員完成，需要耗費(fèi)大量時(shí)間，處理的效果也不一定很好，難以滿足產(chǎn)品精度的要求，更重要的是，會(huì)對(duì)人員造成一定傷害。所以，需要利用其它方式進(jìn)行代替，協(xié)作機(jī)器人就是較為良好的一種，機(jī)器人運(yùn)行之前，在系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置出相應(yīng)的參數(shù)，在這些參數(shù)的控制下，有效地完成精加工作業(yè)，在機(jī)器人內(nèi)部，存在力控制模塊，進(jìn)而賦予其更強(qiáng)的耐用性，能夠長(zhǎng)時(shí)間反復(fù)完成同一動(dòng)作。

(六)質(zhì)量檢測(cè)。除上述幾個(gè)方面之外，還可以將協(xié)作機(jī)器人應(yīng)用到質(zhì)量檢測(cè)工作當(dāng)中，通過(guò)這一技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效提升檢測(cè)效率，為保證產(chǎn)品質(zhì)量打下良好基礎(chǔ)。檢測(cè)時(shí)，主要內(nèi)容包括:實(shí)物與模型的對(duì)比，產(chǎn)品精度是否達(dá)到要求等，由機(jī)器人自動(dòng)完成檢測(cè)活動(dòng)，無(wú)需人員的操控，能夠在最短的時(shí)間內(nèi)，獲得較為準(zhǔn)確的結(jié)果。

四、協(xié)作機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

(一)多樣化。在我國(guó)，很多企業(yè)對(duì)協(xié)作機(jī)器人產(chǎn)生了重視，并進(jìn)行了相關(guān)的實(shí)踐研發(fā)工作，最開(kāi)始，主要是對(duì)國(guó)外技術(shù)進(jìn)行借鑒，而到了當(dāng)前，逐漸出現(xiàn)了一些屬于我國(guó)獨(dú)立的產(chǎn)品，在世界范圍內(nèi)具有更強(qiáng)的影響力。然而在核心零件方面，我國(guó)一直沒(méi)有形成先進(jìn)的技術(shù)，大部分零件均需要從國(guó)外采購(gòu)，成本較高，且處于被動(dòng)地位，不利于我國(guó)產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)。所以，相關(guān)企業(yè)應(yīng)對(duì)此產(chǎn)生重視，加強(qiáng)對(duì)核心零件的研發(fā)速度，逐漸擺脫對(duì)國(guó)外的依賴。

(二)模塊化。目前，在國(guó)內(nèi)外工業(yè)設(shè)計(jì)領(lǐng)域當(dāng)中，均對(duì)模塊化設(shè)計(jì)理念進(jìn)行了應(yīng)用，在這一理念的引導(dǎo)下，能夠提升生產(chǎn)速度、賦予產(chǎn)品更高的性能，從而推動(dòng)了現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展。所以，在協(xié)作機(jī)器人研發(fā)時(shí)，也要對(duì)這一理念進(jìn)行應(yīng)用，有效將其融入到機(jī)器人的設(shè)計(jì)當(dāng)中，以進(jìn)一步提升機(jī)器人的性能，同時(shí)大幅度降低機(jī)器人的價(jià)格，使得中小型制造企業(yè)也能夠?qū)ζ鋺?yīng)用，以促進(jìn)我國(guó)整個(gè)智能制造領(lǐng)域的發(fā)展。

五、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著機(jī)器人技術(shù)的快速發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了性能更加良好的協(xié)作機(jī)器人，相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)器人來(lái)說(shuō)，協(xié)作機(jī)器人安全性更高、智能化水平更強(qiáng)，能夠與人員進(jìn)行配合，因而被應(yīng)用到智能制造領(lǐng)域，通過(guò)這一技術(shù)的應(yīng)用，有效提升了生產(chǎn)速度，減少了人員的參與，大大提升了生產(chǎn)工作的質(zhì)量，使得產(chǎn)品在市場(chǎng)中具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。

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作者:楊超 單位:四川紅華實(shí)業(yè)有限公司