工業機器人在智能制造中的實際運用獲獎科研報告【摘

要】工業產業智能化的實現，標志著我國已經步入到工業生產強國之列，全自動生產模式極大緩解企業人力資源的投入壓力，增強企業的經濟收益?；诖?，文章以工業機器人為切入點，分析我國工業機器人發展現狀，闡述工業機器人在智能制造中的應用優勢，并對工業機器人在智能制造體系中的應用及前景進行研究。

【關鍵詞】工業機器人;智能制造;工業生產

引言：

工業產業的優化升級下，為我國經濟實力整體提升奠定堅實基礎。通過智能技術、自動化技術的更新，其在工業制造產業中，可實現高效率、高質量、柔性化的機械加工，保證實際生產與預期制定的目標形成精準對接，以此來有效規避工業生產中的誤差問題。工業機器人作為近年來的新興技術載體，通過智能技術的實現，可保證在固有生產空間下依托于模糊算法、網絡算法等，對當前運行軌跡進行監測，并通過設備載體實現精度化操控，以此來增強智能制造產業的生產質量。本文則是針對工業機器人在智能制造中的實際應用進行探討，僅供參考。

一、我國工業機器人發展現狀

從現有的社會發展形勢來看，工業機器人在各個領域中的應用優勢逐漸加大，特別是對于自主類研發體系來講，其可有效縮短我國與發達國家的工業生產差距。但從工業機器人實際研發進度來看，與工業產業發達國家相比，我國工業機器人的研發正處于初步階段。從上世紀60年代末，國外工業機器人制造體系的建設，極大推動整個工業產業的發展，在我國相關政策的落實下，以市場驅動為核心的工業機器人技術逐漸在市場中嶄露頭角。伴隨著我國科學技術水平的不斷提升，工業機器人也不僅僅局限在工業生產制造過程中，而是通過教育、醫療器械等方面的綜合化應用，實現了全面推動工業生產的發展。

在工業機器人的應用下，可有效提高工業生產的安全性、精度性以及對工作人員進行減負。例如，通過工業機器人實現電弧焊、噴涂以及物品傳輸等，整個自動化體系無需人工進行操作，這樣便可有效降低因人工操作不規范運行所產生的安全問題。此外，在信息技術、識別技術、VR技術等綜合應用下，可以進一步保證工業生產中智能化與自動化的有機結合，令產品生產達到保質保量的實際效用。

根據相關數據調查顯示2010年到2020年期間，我國工業機器人已經由原有的16.6萬臺銷售額上升到32.8萬臺的銷售數量，其已經占據全世界工業機器人總銷售額的32%。從數據中可以看出，工業機器人在實際應用過程中所呈現出的優勢處于逐步上升狀態，這對于我國工業生產以及機器人制造產業來講，則可為其提供豐富的利潤進一步達到以經濟利潤為反饋的技術創新，為我國機器人自主研發體系的完善奠定堅實基礎。

二、工業機器人在智能制造中的應用優勢

（一）增強生產效益

傳統工業生產中，是以人力資源作為產品生產線的主要載體，通過人工完成各類機械部件的操控以及加工，這對于生產型企業來講，人力資源不僅消耗大量的生產成本，而且人們在工作過程中一旦出現環節性錯誤問題，則必然造成整個生產線面臨著產品部件誤差的嚴重現象，進而令整個企業面臨著經濟損失。依托于工業機器人，則可在工業生產過程中實現自動化、智能化操控，且工業機器人在運行過程中完全依靠系統指令無需承受工業高強度生產所產生的人類負面情緒問題，這樣依托于系統設備參數的設定，可有效保證整個生產工序的精度性與穩定性，進而為企業創造更多的經濟效益。

（二）實現柔性化生產

從設備組成方面，綜合型系統在執行指令的過程中，可通過功能拓展實現與其他設備的有效鏈接，保證在生產過程中可以通過集成系統的多節點指令下達實現柔性化操作。這對于企業而言，可有效保證在現有的生產結構內機器人與其它操作設備的穿插式應用，提高工業生產柔性。例如，通過在生產設備上安裝傳感部件，可對生產線上的工作狀態進行掃描，分析出生產設備的運行信息，并實時反饋到工業機器人中，令工業機器人下達操控指令，完成系統化操控，提高實際制造精度。

三、工業機器人在智能制造中的實際運用

（一）鋼鐵企業生產

鋼鐵企業中智能制造生產線具有較高的綜合性，在不同生產模式的融合應用下，可有效增強系統運行效率。首先，工業機器人拆捆功能的實現。依托于工業機器人，可將設備內的機械臂組件直接作用到是鋼卷拆卸工序中，此過程中工業機器人可完全替代人工，且在相關操控參數的設定下，可實時對鋼卷設施進行裁剪，以簡化廢料處理工序。其次，工業機器人取樣功能的實現。依托于傳感設備對設備中鋼鐵部件進行掃描，擇取取樣機中的模板，并按照相應程序自動將采樣設備貼加標簽，并傳輸到料斗裝置中，此過程中無需人工進行操作便可實現全過程加工，提高實際操控精度。再次，工業機器人貼簽功能的實現。在鋼卷加工完成后，機器人可自動對其進行標簽處理，在主操控系統集成功能的支持下，機器人可自動采集到鋼卷的數據信息，然后通過信息反饋系統，自動打印出符合鋼卷尺寸的相關參數信息并真空貼加到鋼卷設施中。與此同時，在機械臂運行過程中，其可針對系統反饋的信息對機械臂的運行路徑進行空間定位，以提高標簽貼加的協調性，極大程度的解決人工貼簽不規范的問題。最后，工業機器人行車功能的實現。鋼鐵生產與傳輸過程中，行車自動化、智能化的應用，可通過相應指令參數的設定，解決人工現場操控問題，其只需要在固有的路徑內進行參數界定，便可實現自動化操控，確保鋼卷吊運與庫位之間的路徑對接。從企業運作形式來看，無人行車功能的運用，可通過各類設備載體之間的集成功能，在整體操控體系下實現柔性化對接。例如，工業機器人在行駛過程中，可通過信息反饋功能，實時辨別出其他設備操控模式對現有行車路徑所造成的影響，然后制定出最優路徑，避免設備與設備之間產生沖突問題。在系統空間定位技術的支持下，無人行車可最大限度保證鋼卷運輸的時效性，保障企業安全、穩定的運行。

（二）汽車企業生產

汽車批量生產中，主要是以生產線運營模式為主，傳統人工流水線的操作，儼然無法滿足實際生產需求，且將加大企業的生產成本。通過引入工業機器人，則可在多處操作環節取代人工進行自動化、智能化操控，且在相關技術的更新下，自動生產線的性能也隨之持續性優化。第一，在對汽車部件進行焊接時，由于生產線呈現出一定的固定性，在設定完操控程序之后，便可令設備在當前生產環節呈現出一定的空間屬性，進而實現自動化操控。焊接工序的設定，則是在生產線傳感器裝置的輔助下，通過信息監測與反饋，對工業機器人焊接進行指令控制，保證焊接工序可正確作用到汽車部件中，當焊接完成后，可通過生產線的終端設備進行監測，分析出汽車部件焊接質量是否滿足實際生產需求，此類自動化功能的實現，可進一步增強系統運行質量。第二，汽車部件在運輸過程中，可通過工業機器人的自動分揀功能，將不同類型的汽車組件進行自動傳輸，且可針對配件屬性自動切換為不同的抓取設備，此過程則是依托于視覺識別系統，查證出部件的類型，并將信息反饋到操控系統中，以驅動不同類型機械臂進行操作，達到資源節約的效用。第三，在對汽車部件進行噴涂作業時，傳統人工操作將造成噴涂厚度不均勻的現象，影響汽車部件的外觀。在工業機器人的應用下，則可進行規范化的外觀噴涂，且各類噴涂參數的一致性，將減少部件之間的誤差，提高汽車部件的美觀度。第四，在汽車部件裝配工序中，自動化裝配可增強車體部件之間的契合性，在標準化參數的設定下，汽車內的相關部件無需通過人工組裝，便可實現規范化裝配，以增強汽車制造質量。

四、工業機器人在智能制造中的發展展望及相關建議

（一）發展展望

1.人機協同發展

工業機器人在智能制造體系中起到的作用不言而喻，但是對于部分生產環節而言，人工也存在一定的無法替代性，這對于工業機器人的設計原則來講，則可將工業機器人界定為輔助類操控程序，其在部分高精度、高危生產環節中替代人工，以此來提高工業生產的安全性能。對于此，工業機器人在未來發展過程中，必須加大操作人員與機械設備的協同能力，通過人機聯動控制程序的設定，為工業機器人的現場運行提供人性化理念，這樣便可有效保證機器人在實現智能化、自動化操控過程中，可以結合人工思維對當前操作工序進行精度化以及預期化的分析。工作人員在此過程中，則扮演著終端操控的角色，通過在系統后臺了解到工業機器人在當前操控工序中呈現出的特性以及空間運動規律等，然后通過信息反饋分析出機器人在運行過程中存在的信息對接問題，這樣便可有效對人員與機械設備操控系統提供一個感知途徑，通過人們與機械設備的智能對話，實現設備本體的多方位聯動操控，以此來增強智能制造質量。

2.行業深化發展

從各個行業的發展態勢來看，工業機器人在智能制造產業中的應用范圍最廣，其本身受到信息技術、傳感技術、識別技術、反饋技術的支持，可令智能制造實現多元化操作，以保證系統功能性的實現是建立在信息對接指令之上的。但從工業機器人本身所起到的生產價值來看，其不應僅僅局限于智能制造行業中，而應通過在其他行業領域的縱向滲透，令技術體系與行業發展形成精準對接，這樣便可進一步深化工業機器人的實際效用，并可通過在不同行業中的應用產生信息反饋，同步作用到工業機器人設備體系的更新過程中，進一步完善工業機器人制造體系，加快行業轉型速率，為工業機械在行業中的縱向化延伸提供基礎保障。

3.現場操控環境的發展

從現有的工業機器人智能制造體系來講，其一般屬于相對靜態的工作環境，通過相關指令以及信息系統的建設，令工業機器人在固有程序下完成機械化操作。但從工業機器人在行業領域中的發展態勢來看，受到不同工作環境的影響，對工業機器人技術本身的實現路徑具有一定約束。對于此，必須進一步加強工業機器人在極端環境中的操控性能，保證以技術為驅動建立出具有多方位性能的加工體系，令整個作業環境改變不會對機器人本身的操控精度以及操控質量造成影響，只有這樣才可進一步深化工業機器人的應用效果，為我國智能制造業的多元化發展奠定堅實基礎。

（二）相關建議

1.加大人才培養力度

伴隨著工業產業的優化升級，社會市場對工業機器人技術型人才呈現中一定的需求性，然而從行業與高校教育的對接形式來看，承接工業機器人技術體系建設的專業性人才較為匱乏，進而造成工業機器人技術的發展無法得到專業人才的支撐。對于此，必須加大人才培養力度深度，分析出學科教育與技術發展之間的關聯性，同時政府部門應加大工業機器人技術體系的推動力量，在學科體系中加入機器人的研發程序以及智能制造相關聯的知識內容，令機電一體化專業、機械加工專業可得到多元化理論支撐，保證學生在學習過程中可通過知識內容與實踐內容，了解到工業機器人在市場運作過程中的推動效應，進一步為學生樹立正確的學習意識，保證學生自有實踐能力的提升。此外，教育院?？膳c技術性企業、生產性企業等進行聯合辦學，為學生提供實踐化場地，以更為深度的解析出機器人構造以及性能在行業中發揮出的特性，增強學生的實踐能力，為人才的針對化培養提供基礎保障，滿足社會市場對工業機器人人才的需求。

2.加大技術創新力度

從技術角度來看，我國工業機器人的發展時間較短，其在性能以及集成功能等方面存在一定的滯后性，甚至部分核心技術仍以國外引進為主，其本身自主品牌無法