汽车机器人(未来汽车生产中的机器人技术)

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20世纪90年代以来，大规模集成电路及计算机技术的迅猛发展使工业机器人的制造技术日臻成熟，机器人性能的改善和工作可靠性的提高以及其外形体积和价格的不断下降，使其在汽车制造业中得到广泛应用。

在汽车装配上,几乎所有的工位均可应用机器人来提高装配作业的自动化程度,如车门的安装仪表板的安装、车灯的安装等，以及点焊作业，涂胶作业，喷漆作业。

汽车行业中机器人的设计和应用集中在方法、工具和步骤上，机器人技术不不断发展让工厂的管理者们降低成本汽车机器人，同时加强质量和生产力。随着机器人在汽车行业的广泛应用，制造装配系统、工厂安全可靠以及实时性能的评估和控制就变得尤为重要。汽车机器人的停机，每分钟就可能给企业带来重大损失。以美国汽车工厂为例，机器人停机所造成的损失每分钟可达5000-10000美元，有的甚至高达20000美元。所以，如何合理应用工作机器人和未来机器人的发展方面成了人们普遍关心的问题。

机器人的电源、控制器和安全系统都安装在喷涂室外的控制箱内。由于控制箱也采用模块化的设计，因此能很方便地针对客户实际的涂装流程进行优化的配置。在杜尔公司生产的先进的涂装系统中，采用了多运动柔性控制技术，将机器人的控制和喷涂流程的控制集成在一起进行处理，不需要再设置喷涂流程的控制了。

在汽车的生产过程中，除了在喷涂生线上的应用，有整个生产中的焊接、安装、物流配送等方面都有应用。而且大大提高了工作效率，降低了生产成本。为企业带来的很大的好处，而且随着科技的发展，工业机器人在汽车生产厂的应用也会越来越广泛。

未来机器人的发展方向

随着知识经济时代的到来汽车机器人，高技术已成为世界各国争夺的焦点，而机器人技术作为科技经济的必争之地，世界各国对机器人技术的开发与研究也倾注了大量的精力。那么就目前的机器人技术而言，还有哪些需要提高的问题呢？下面我们三个方面就机器人的未来发展方向和大家作一个探讨。

1、系统发展方式

工业机器人必须改变过去的"部件发展方式",而优先考虑"系统发展方式"。考虑到我们即将进入敏捷制造的时代,我们更应该从组成敏捷生产系统的观点出发,考虑工业机器人的发展。从系统观点出发,首先要考虑如何能和其他设备方便地实现连接及通信。机器人和本地数据库之间的通信从发展方向看是场地总线,而分布式数据库之间则采用以太网,我国应该根据国际的情况尽快地制订相应的通信规范及协议,以便我们在开发机器人系统时可以遵循。总之,从系统观点来看,设计和开发机器人必须考虑和其他设备互联和协调工作的能力。

2、编程语言及编程方式

通用的工业机器人程序语言仍是动作级语言,虽然开发了很多种任务级语言,但多不实用。随着OO技术的发展及离线编程技术的成熟,任务级语言可能会日趋成熟。但在可以预见的将来,由于"任务"的复杂性,实用的语言仍将是动作级语言。

目前的编程语言仍然是供应商独立开发,五花八门,各式各样。在今后的发展中,随着机器人控制器采用通用计算机已成为一个主流,机器人语言完全可以像计算机语言一样规范化,这将大大有利于系统集成,便于系统的编程、仿真及监控。当前在形成我们自己的工业机器人产业中,完全有条件制订机器人语言规范,特别是动作级的编程语言规范。这样系统可以在统一的语言下进行编程,经仿真验证后,通过输出接口直接下装到每一台机器人,通过输入接口对整个运行情况进行监控,并可保留原有的编程资料。相对而言底层设备的"集成框架"的开发工作,应及早安排。

机器人编程方式是一个大问题。目前仍在广泛应用的示教编程方式,在机器人发展的历史上起过不可磨灭的作用。如今,机器人作为一个群体在生产线上工作,例如汽车车身组装线,有的多达上百台机器人。当投产一个新产品时,仍采用示教方式编程,则占用时间过长,严重影响生产效率。生产进入敏捷制造后,因为产品变化非常频繁,这一问题就显得更加突出,应该说到了非解决不可的时候了。依今天实现的条件,可从三方面着手:一是改进结构,改善加工精度;二是在开发新一代控制器时,有必要重新研究误差补偿问题,研究实用化方法;三是加入传感器来补偿机械精度。这一问题的解决,可使机器人的编程和机床的数控设备一样,完全可以实现离线编程,配合易于大规模安全修改的软件,就可实现"敏捷制造生产线"。

3、传感器的引入及机器人本体的进化

十多年来,各式各样的机器人传感器发展得很快,随着微机构的出现,下一世纪将是传感器发生革命性变化的时代。超小型化、高可靠性及廉价的传感器的出现,将从根本上改变机器人编程及其控制系统的设计。随着炭纤维增强的材料的出现,及大量关于弹性臂的研究,有可能实现长期以来人们所追求的负载/自重比为1∶2的轻型机器人。另外一个瓶颈问题是驱动单元问题。从过去的经验来看,形状记忆合金、磁至伸缩、气动伸缩驱动单元的应用范围很有限,驱动主体还是电机。但电机的自重是一个有待解决的老问题,从目前来看,还没有什么新的概念和原理出现,研究的重点还是开发耐高温及具有高校顽磁力的磁性材料,另外把力及力矩传感器、加速度传感器等和电机及驱动单元组合成所谓新传感驱动单元。

相信通过对工业机器人的技术改进，更多的新的，前沿的技术将会应用到机器人中，包括机器人的人体化，光栅技术的应用，使机器人更加灵活、精确地完成各种复杂的工作，为企业带来更大的效益。