工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造工業(yè)中的應(yīng)用和發(fā)展
近年來(lái)工業(yè)機(jī)器人的快速發(fā)展讓汽車(chē)制造業(yè)實(shí)現(xiàn)了高自動(dòng)化和效率高的生產(chǎn)模式，在一定程度上極大地促進(jìn)了我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)高速發(fā)展。本文主要闡述當(dāng)今我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造的應(yīng)用領(lǐng)域和未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，主要圍繞三個(gè)方面展開(kāi)；一是我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造領(lǐng)域中的應(yīng)用，二是客觀(guān)介紹我國(guó)工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造階段中發(fā)展的現(xiàn)狀，三是闡述我國(guó)未來(lái)基于汽車(chē)制造行業(yè)中工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢(shì)。旨在希望為我國(guó)工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用于汽車(chē)制造行業(yè)的發(fā)展提供更加科學(xué)的借鑒,助力我國(guó)工業(yè)機(jī)器人未來(lái)更好的適應(yīng)汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展。 工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)制造中的應(yīng)用 目前在汽車(chē)制造領(lǐng)域中，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用范圍極廣，常規(guī)四大車(chē)間（沖壓車(chē)間、焊裝車(chē)間、噴涂車(chē)間、總裝車(chē)間）機(jī)器人在制造生產(chǎn)線(xiàn)應(yīng)用率達(dá)90%以上，如今我國(guó)的汽車(chē)制造每年不間斷改造轉(zhuǎn)型，能用機(jī)器人的均已安裝機(jī)器人。例如成都領(lǐng)克焊裝車(chē)間在2022年新增焊裝生產(chǎn)線(xiàn)2條以完善焊裝車(chē)間設(shè)備，新車(chē)型導(dǎo)入前期的焊裝線(xiàn)工位改造涉及新增機(jī)器人30臺(tái)，汽車(chē)制造車(chē)間運(yùn)用機(jī)器人抓取搬運(yùn)板件后扣合，機(jī)器人點(diǎn)焊、螺柱焊、激光焊、搬運(yùn)、碼垛、裝配、噴涂、檢測(cè)等均由機(jī)器人自動(dòng)完成，機(jī)器人的運(yùn)用使得四大車(chē)間的自動(dòng)化程度大大增加。 焊接 在汽車(chē)的焊接生產(chǎn)線(xiàn)流程中，每一條生產(chǎn)線(xiàn)都是由一個(gè)小的工位組成。其中焊裝車(chē)間的四門(mén)兩蓋生產(chǎn)線(xiàn)和下部線(xiàn)、主線(xiàn)都是由細(xì)分的工位組成，每個(gè)工位一般4-6臺(tái)機(jī)器人協(xié)同工作，其中焊接工位是應(yīng)用z多的、也是分布z廣的。隨著生產(chǎn)線(xiàn)向前推進(jìn)，從一開(kāi)始的前底板、后底板和機(jī)艙三大件主拼到中間的上左右A柱、后尾座、左右側(cè)圍、四門(mén)兩蓋到z后的天窗形成白車(chē)身，其中點(diǎn)焊、補(bǔ)焊占比近60%。隨著機(jī)器人焊接新技術(shù)的不斷的進(jìn)步與發(fā)展，機(jī)器人在汽車(chē)的焊接生產(chǎn)線(xiàn)過(guò)程中的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，進(jìn)而焊接中機(jī)器人的功能也逐漸變得多樣化。車(chē)體焊接汽車(chē)制造中車(chē)體焊接多采用的是點(diǎn)焊與弧焊技術(shù)，機(jī)器人進(jìn)行車(chē)體焊接之前，需要PLC控制滑橇傳輸?shù)轿缓笙侣渫瓿?，然后PLC觸發(fā)機(jī)器人相應(yīng)車(chē)型的程序，機(jī)器人便可以開(kāi)始工作，整個(gè)過(guò)程無(wú)需人工參與。 搬運(yùn)和碼垛 汽車(chē)零部件搬運(yùn)和碼垛是汽車(chē)制造過(guò)程中較為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)之一，傳統(tǒng)制造中的搬運(yùn)和碼垛主要是由人工來(lái)完成，但是汽車(chē)零部件大多體積大且板件易劃傷人體皮膚組織，如果依舊由人工搬運(yùn)，則費(fèi)時(shí)費(fèi)力，且安全系數(shù)較大和極易導(dǎo)致零部件受損。如今應(yīng)用搬運(yùn)和碼垛工業(yè)機(jī)器人，能夠?qū)⒋藛?wèn)題解決，機(jī)器人可以不休息地工作，有著不僅速度快，而且安全的優(yōu)勢(shì)。機(jī)器人能夠根據(jù)設(shè)定好的程序自動(dòng)完成搬運(yùn)、碼垛工作，所以在汽車(chē)制造中，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人在搬運(yùn)，不僅可以降低人工成本及安全事件發(fā)生幾率，另還可以使工作人員工作量減少。 噴涂 汽車(chē)噴漆與涂膠過(guò)程中，應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人優(yōu)勢(shì)較為明顯，不僅能夠?qū)⑼苛暇鶆虻膰姙⒃谲?chē)身上，而且可以降低安全事故的發(fā)生，噴漆、涂膠速度和質(zhì)量有效提升。噴漆時(shí)主要對(duì)車(chē)身表面，而涂膠是車(chē)身各板件的連接位置。涂膠前需要將相應(yīng)涂膠設(shè)備安裝好，包括涂膠機(jī)、膠桶的加熱溫度和膠槍?zhuān)磕z機(jī)器人根據(jù)提前設(shè)定好的程序?qū)?chē)身連接位置進(jìn)行涂膠工作。由于汽車(chē)制造車(chē)間透風(fēng)性較差，涂料中的有害氣體難以排放，若工人長(zhǎng)期處于這種環(huán)境中，健康會(huì)受到嚴(yán)重的危害。而噴涂機(jī)器人可以很好地避免這一點(diǎn)，噴涂機(jī)器人能夠根據(jù)車(chē)身形狀的不同從而選擇不同的噴涂工具，按照預(yù)先設(shè)定的噴涂程序進(jìn)行工作。使用噴涂機(jī)器人不僅能夠保護(hù)員工的健康安全，還能加快噴涂速度、避免工作失誤，提高噴涂效率。 裝配 汽車(chē)生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)于汽車(chē)裝配有專(zhuān)門(mén)的裝配機(jī)器人。相對(duì)于普通的工業(yè)機(jī)器人來(lái)說(shuō),汽車(chē)裝配機(jī)器人擁有工作精度更高、工作柔性更好、工作范圍廣、并且能與其他系統(tǒng)配套使用等諸多優(yōu)點(diǎn)。隨著汽車(chē)制造業(yè)發(fā)展程度越來(lái)越高,對(duì)于汽車(chē)安裝速度和精度的要求也隨之增強(qiáng),單靠人工裝配難以滿(mǎn)足生產(chǎn)進(jìn)度的要求。 汽車(chē)裝配環(huán)節(jié)機(jī)器人主要應(yīng)用于零部件快速組裝。為了保證汽車(chē)裝配時(shí)更加精準(zhǔn)，工作人員要將各種類(lèi)型的傳感器安裝至機(jī)器人相應(yīng)位置，例如觸覺(jué)、視覺(jué)等傳感器，機(jī)器人借助傳感器能夠準(zhǔn)確識(shí)別以及抓取需要的零部件，并將這些部件快速安裝于指定部位。工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)裝配中的應(yīng)用確保了精密性、穩(wěn)定性，裝配效率大大提高。 質(zhì)檢 汽車(chē)制造z后一步為檢測(cè)環(huán)節(jié)，檢測(cè)工業(yè)機(jī)器人主要應(yīng)用于汽車(chē)出廠(chǎng)之前的檢測(cè)工作，是對(duì)汽車(chē)零部件尺寸進(jìn)行檢測(cè)，同時(shí)還會(huì)將大量零部件進(jìn)行有效歸類(lèi)，方便快捷且精準(zhǔn)可靠，無(wú)需工作人員在檢測(cè)方面花費(fèi)大量時(shí)間，生產(chǎn)效率大幅度提高了。機(jī)器人要進(jìn)行檢測(cè)時(shí)采用的是視覺(jué)傳感以及測(cè)驗(yàn)控制模板將汽車(chē)圖像信息準(zhǔn)確獲取，通過(guò)與模型進(jìn)行比較，進(jìn)而了解汽車(chē)零部件性能，主要對(duì)比的內(nèi)容有零部件實(shí)際尺寸和模型間存在的誤差，進(jìn)而判斷偏差所處范圍，為后續(xù)改進(jìn)提供參數(shù)。同時(shí)機(jī)器人也會(huì)對(duì)汽車(chē)撞擊進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)速率調(diào)控，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)撞擊時(shí)汽車(chē)損傷z小化，保證汽車(chē)整體性能的安全可靠性。在完成相應(yīng)檢測(cè)并合格以后，汽車(chē)才能投放市場(chǎng)出售，保證汽車(chē)使用更加安全。 工業(yè)機(jī)器人在新能源汽車(chē)制造階段中發(fā)展的現(xiàn)狀 近年來(lái)，我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)的市場(chǎng)需求提升較快，各種類(lèi)型的汽車(chē)銷(xiāo)量增長(zhǎng)大幅度提升。目前我國(guó)汽車(chē)行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)極為激烈，汽車(chē)的改革創(chuàng)新變化可謂是日新月異，琳瑯滿(mǎn)目的各類(lèi)車(chē)型、人性化的配置選擇、低成本的資金投入讓汽車(chē)制造行業(yè)也有了新高度的要求。因此，工業(yè)機(jī)器人在汽車(chē)智能制造生產(chǎn)線(xiàn)中被廣泛應(yīng)用，在汽車(chē)生產(chǎn)中扮演著裝配工、操作工、焊接工等角色，主要應(yīng)用有焊接、涂膠、弧焊、噴涂等?！ 『附訖C(jī)器人 長(zhǎng)期以來(lái)，焊接工作經(jīng)常由人工示教進(jìn)行，這增加了工人的工作強(qiáng)度，并且焊接的質(zhì)量參差不齊，嚴(yán)重依賴(lài)人的經(jīng)驗(yàn)，無(wú)法適應(yīng)汽車(chē)制造業(yè)的飛速發(fā)展。焊接機(jī)器人可以很好地解決這些問(wèn)題，它能精準(zhǔn)、穩(wěn)定地實(shí)施焊接動(dòng)作，z大化地減小誤差。焊接機(jī)器人主要分為點(diǎn)焊和弧焊，點(diǎn)焊機(jī)器人安裝面積小，工作空間大，在工作過(guò)程中能夠很好地控制焊接點(diǎn)精度，保證焊接節(jié)點(diǎn)的質(zhì)量；弧焊機(jī)器人工序較為復(fù)雜，分為起弧、焊接、熄弧等步驟，但是設(shè)定好程序之后，這些步驟能夠自動(dòng)完成，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)焊接。隨著機(jī)器學(xué)習(xí)和控制技術(shù)的發(fā)展，目前焊接自動(dòng)化正在向完全自主焊接的方向發(fā)展，焊接機(jī)器人能夠利用視覺(jué)傳感器自主尋找焊縫起點(diǎn)位置、電弧跟蹤、自動(dòng)出送絲等，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)地焊接。 搬運(yùn)和碼垛機(jī)器人 搬運(yùn)和碼垛主要是在沖壓車(chē)間和焊裝車(chē)間用的z多，汽車(chē)零部件沖壓設(shè)備將其制造成型后，由我們的機(jī)器人進(jìn)行搬運(yùn)，搬運(yùn)到貨架上，然后機(jī)器人碼垛好一車(chē)車(chē)零件后通過(guò)智能小車(chē)發(fā)往焊裝車(chē)間，現(xiàn)如今的國(guó)內(nèi)汽車(chē)制造廠(chǎng)商大多采用四大家族的機(jī)器人，搬運(yùn)和碼垛機(jī)器人體型和焊接機(jī)器人差不多大，但其抓手根據(jù)零部件的大小的不同而不同，有的需要途中自動(dòng)跟換抓手，所以其配置信號(hào)和設(shè)備內(nèi)容往往比較復(fù)雜。 噴涂機(jī)器人 噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有動(dòng)作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過(guò)手把手示教。噴漆機(jī)器人由于環(huán)境等因素影響壽命，相比較焊接、搬運(yùn)等機(jī)器人壽命較短，所以大多廠(chǎng)使用國(guó)產(chǎn)機(jī)器人，現(xiàn)場(chǎng)工作人員在設(shè)定機(jī)器人的噴漆程序時(shí)對(duì)不同車(chē)型的參數(shù)進(jìn)行設(shè)定，以提高噴漆和均勻度。噴涂機(jī)器人由以下幾點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：一是柔性大、工作范圍大大，二是高噴涂質(zhì)量和材料使用率，三是易于操作和維護(hù)、可離線(xiàn)編程，大大的縮短現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間，四是設(shè)備利用率高、噴涂機(jī)器人的利用率可達(dá)90%-95%。 車(chē)間應(yīng)用涂膠機(jī)器人進(jìn)行涂膠作業(yè)時(shí)會(huì)自動(dòng)識(shí)別不同汽車(chē)車(chē)身的材質(zhì)和特性，進(jìn)而自動(dòng)控制涂膠的形狀和厚度，減少涂膠材料的浪費(fèi)。為了提高車(chē)身的密封、防銹蝕性，減輕振動(dòng)，需要在車(chē)身鈑金搭接處涂敷密封膠。 裝配機(jī)器人 汽車(chē)智能制造中利用機(jī)器人按照既定程序?qū)Ω黜?xiàng)零部件進(jìn)行組裝，使其z終組裝成為一個(gè)合格的汽車(chē)商品。汽車(chē)中零部件類(lèi)型較多，如發(fā)動(dòng)機(jī)、儀表盤(pán)、空調(diào)系統(tǒng)、車(chē)門(mén)、車(chē)身、座椅等，機(jī)器人主要依托各類(lèi)傳感器實(shí)現(xiàn)識(shí)別和區(qū)分不同零部件的功能,如視覺(jué)傳感器、聽(tīng)覺(jué)傳感器、觸覺(jué)傳感器等，根據(jù)機(jī)器人工作需求為其安裝合適的傳感器，才能支撐其完成精準(zhǔn)安裝的操作。在汽車(chē)的裝配環(huán)節(jié)中通過(guò)利用多個(gè)機(jī)器人進(jìn)行流水線(xiàn)式操作，能顯著提高汽車(chē)的裝配質(zhì)量和效率，減少人工裝配時(shí)可能出現(xiàn)的誤差，保障駕駛員的行車(chē)安全。 檢測(cè)機(jī)器人 目前世界上車(chē)身尺寸檢測(cè)設(shè)備相對(duì)比較完善（主要有紅外線(xiàn)、藍(lán)光、白光等檢測(cè)系統(tǒng)），而柔性化的檢測(cè)技術(shù)需完善的車(chē)身尺寸檢測(cè)設(shè)備，即滿(mǎn)足一定移動(dòng)軌跡的載體方可實(shí)現(xiàn)，其中載體應(yīng)同時(shí)具備位置度及重復(fù)定位精度要求。具體項(xiàng)目可依據(jù)不同需求可選擇不同的工裝或設(shè)備作為載體，而目前以機(jī)器人作為載體是符合車(chē)身柔性化制造需求的z佳對(duì)象。 傳統(tǒng)的車(chē)身檢測(cè)方式由于檢測(cè)周期長(zhǎng)且只能對(duì)車(chē)身進(jìn)行抽檢。而機(jī)器人在線(xiàn)檢測(cè)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)非接觸、快速等檢測(cè)優(yōu)點(diǎn)，不僅能夠快速反饋車(chē)身尺寸信息，而且也可體現(xiàn)出車(chē)身尺寸趨勢(shì)及重要車(chē)身尺寸偏差在線(xiàn)預(yù)警功能，能夠及時(shí)為工藝分析改進(jìn)提供依據(jù)，符合未來(lái)車(chē)身制造自動(dòng)化、智能化及高節(jié)拍的質(zhì)量需求。 機(jī)器人在汽車(chē)生產(chǎn)行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì) 更加智能化 智能化是工業(yè)機(jī)器人未來(lái)發(fā)展大趨勢(shì)，同時(shí)運(yùn)用云計(jì)算以及云存儲(chǔ)技術(shù)在機(jī)器人服務(wù)方面的應(yīng)用會(huì)越來(lái)越廣泛，將機(jī)器人與云端連接，便可以靈活運(yùn)用數(shù)據(jù)中心不同的功能。在不久的將來(lái)，工業(yè)機(jī)器人編程以及示教會(huì)變得更加智能，各項(xiàng)功能越來(lái)越齊全，不僅可以實(shí)現(xiàn)柔性臂、雙臂人機(jī)協(xié)同，而且安全性以及交互性更強(qiáng)。對(duì)于汽車(chē)生產(chǎn)、制造過(guò)程中焊接效率的提升非常有利，降低了誤差發(fā)生幾率，節(jié)省了人工成本，提高了生產(chǎn)效率。工業(yè)機(jī)器人的智能化將預(yù)示著，人類(lèi)能在工業(yè)機(jī)器人的幫助下，實(shí)現(xiàn)更加，綠色，智慧的工業(yè)生產(chǎn)新階段。 體積小、精度高 未來(lái)的工業(yè)機(jī)器人相對(duì)體積較小，本體精致且節(jié)省工作空間的同時(shí)生產(chǎn)效率提高。一般機(jī)器人的高度大多都不活超過(guò)人的高度，這樣也就在一定程度上增強(qiáng)了機(jī)器人工作的靈活性，從而也就有效的提高了汽車(chē)的生產(chǎn)效率。 干涉急停 干涉急停的功能將來(lái)必須普及也一定會(huì)普及，特別在工業(yè)機(jī)器人的手動(dòng)操作過(guò)程中，由于操縱者不熟練引起的碰撞或者其他突發(fā)狀況的發(fā)生，一旦發(fā)生碰撞，停止生產(chǎn)維護(hù)設(shè)備和損壞設(shè)備造成一定的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重的會(huì)出現(xiàn)工人安全問(wèn)題。 基于當(dāng)前工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀，我們不難想到未來(lái)工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展，一定會(huì)逐漸向具有干涉急停能力的方向發(fā)展。 結(jié)語(yǔ) 社會(huì)經(jīng)濟(jì)水平日益提高，推動(dòng)了消費(fèi)市場(chǎng)的發(fā)展，人們對(duì)于汽車(chē)的需求也逐漸提升，這也在很大程度上促進(jìn)了汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展。當(dāng)前我國(guó)市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)體系日益完善，汽車(chē)制造業(yè)作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)中的重要力量，發(fā)展前景較好，對(duì)于工業(yè)機(jī)器人的需求量也會(huì)越來(lái)越大，推動(dòng)了工業(yè)機(jī)器人由原來(lái)的“機(jī)器”逐漸向人進(jìn)化階段發(fā)展，不僅僅是一種特殊設(shè)備，更是在關(guān)鍵環(huán)節(jié)融入了人的思維，實(shí)現(xiàn)了相互補(bǔ)充。同時(shí)將機(jī)器人與傳感技術(shù)相結(jié)合，特別是在視覺(jué)融合方法，使工業(yè)機(jī)器人適應(yīng)環(huán)境變化的能力不斷增強(qiáng)。隨著機(jī)器人技術(shù)的成熟與發(fā)展,在汽車(chē)智能制造中的應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大，已經(jīng)取得了良好的應(yīng)用效果。目前機(jī)器人在汽車(chē)智能制造中主要依托編程技術(shù)、仿真技術(shù)、通用技術(shù)和臨床應(yīng)用技術(shù)等多種技術(shù)，在汽車(chē)零部件搬運(yùn)、車(chē)體焊接、噴漆和涂膠、汽車(chē)裝配及檢測(cè)幾個(gè)方面代替人工進(jìn)行操作，不僅顯著提高了汽車(chē)制造的工作效率，而且提高了汽車(chē)產(chǎn)品的制造質(zhì)量，對(duì)促進(jìn)汽車(chē)智能制造行業(yè)健康發(fā)展具有重要意義。
