工业机器人应用的现状与未来.pdfVIP

工业机器人应用的现状与未来

摘要工业机器人从无到有直至快速发展，只用了半个多世纪，发展了多种

类、涉及多学科门类、宽应用面的机器人，在当今社会中发挥着越来越重要的作

用。本文在机器人的应用现状与今后的发展方向上做了较为全面的叙述。

关键词机器人；应用现状；未来

机器人作为机电一体化的典型代表，其技术从研究、开发到产业化的整个历

史仅五十余年[1]。50年代初在美国有了它的原型，60年代初即推出了最初的商

品，70年代以后，机器人和以机器人为核心的自动化设备在工业发达国家，尤

其是在日本，有了广泛的应用。特别是当机器人在汽车等制造业中得到广泛的推

广应用之后，它的技术有了长足的进步。80年代之后，人们为了让机器人技术

在各行各业扩展、应用，于是有了各式各样特种机器人的出现，如机械制造、建

筑、医用、水下以及军用机器人等等，特别是在工业生产中，机器人所发挥的优

势越来越明显[1]。

1机器人应用的现状

1.1焊接

焊接作业是机器人的主要用途之一。现在，机器人能够轻而易举且经济地完

成两类性质的焊接作业，即点焊和弧焊。点焊作业要求教会机器人一系列点，由

于连接在一起的金属部件形状可能很不规则，常常需要有一只灵活的机械手腕。

这只手腕使得焊接工具能准确的对准所要求的焊接点，焊枪不与部件的其它部分

接触。一般，这些机器人所夹持的焊接工具都大而重，同时还要求机械手具有很

大的活动范围。

弧焊这种焊接方式也为汽车工业所广泛应用，它经常用于焊接形状不规则的

或较宽的焊缝。在这种情况下，通常选用为这一特殊的用途而专门设计的一种连

续轨迹伺服控制的机器人，如果要焊的部件可以准确放置并固定，就可以预先见

复杂的三维轨迹示教给机器人，不需要外接传感器。现在许多机器人在焊接工具

前方装有一只位置传感器，它能提供焊接中有关轨迹不规则的信息，有的还配备

传感器反馈装置。

1.2喷漆

人不宜从事喷漆作业，因为可能发生火灾，雾状漆还会致癌，因此喷漆作业

是机器人的特有用途。使用机器人的另一个优点是最终形成的涂层远比人所能干

出的更加均匀。它能生产出优质产品，返修率低，节省大量的漆。用于此目的的

机器人通常能完成直线和连续轨迹运动。一般由最优秀的喷气师给喷漆机器人编

程，他的动作由一台或多台机器人模范出来。喷漆一般不需要外部传感器，但是

待喷漆的零部件应准确地提供给机械手。

1.3磨削

两块金属经电弧焊后，在焊缝处会出现焊珠。为了外观或满足功能需要，要

进行磨削作业。这自然是机器人的一项任务，因为机械手可以使用电弧焊作业使

用过的同样程序，只需要卸下焊接工具换上旋转式砂轮。

另一项磨削任务是在金属部件上进行的，这里将铸件的正确外观尺寸，使用

连续轨迹编程的方法示教给机器人。砂轮随之磨掉任何要求之外的突出部分，对

过大的铸件表面加以修饰。第三项磨削作业是打毛刺，将刚钻完的孔周围的无用

材料磨掉，为了提高生产率，自动钻孔后要用机器人完成清理任务。

1.4涉及旋转工具的其它用途

机器人还可以用于抛光、钻孔、仿形铣、上螺母和拧螺丝。钻孔和仿形铣两

种作业，如不要求极高的精度，可采用点位或连续轨迹的预编程序。但是，在钻

孔定位要求严格处需使用样板。这种加工的难点是，除非机器人的腕部有柔性，

否则，无论是部件还是机器人本身说引起的任何一点不对准，都会损坏样板或使

钻孔定位不准。利用柔性腕，这个问题已经解决，它能使钻头对准样板钻孔。

1.5零部件装卸和传送

将零部件或物体从某一位置移到工作区的另一位置，是机器人的最常见的用

途之一。通常包括“码放”和“卸货”两种作业形式。其它重要的零部件装卸用途，

都涉及拾取半成品或未完工的零部件，并将其送至机床作最后加工，这种作业对

人类不安全，而对机器人则可以轻松完成。

在金属加工中，一种常见的任务是热压加工。因为要求在加热的炉窑、冲压

床、车床或手摇钻床附近工作，这样的工作有危险。而机器人能耐高温环境，程

序编好了就可以防止与其它加工工具碰撞。

1.6组装作业

人可以利用眼手的良好协调动作，再加上触觉，将一组不同的零部件组装起

来制成成品或组件，但组装工作令人刚来到乏味且劳动力成品很高，所以组装作

业是机器人的一项诱人的用途。在大部分此类工作中，要将所要加工的点和操作

顺序示教给机器人，通常使用的唯一的外部传感信息是零件或组件是否在工作单

元室内的特定位置。