汽车工业机器人的应用

1、汽车工业机器人的应用1. 汽车工业机器人的简介1.1工业机器人简介工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置，它能自 动执行工作，是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受 人类指挥，也可以按照预先编排的程序运行，现代的工业机器人还可以根据人工 智能技术制定的原则纲领行动。工业机器人有可编程,拟人化，通用性强的优点， 广泛运用于制造业。当前，对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和h 本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位，而日本生产的工 业机器人在数量、种类方面则居世界首位。国际上的工业机器人公司主要分为日 系和欧系。日系中主要有安川、ot

2、c、松下、fanuc、不二越、川崎等公司的产品。 欧系屮主要有德国的kuka、cloos、瑞典的abb、意大利的comau及奥地利的igm 公司。1.2工业机器人的发展乔治迪沃申请了第一个机器人的专利在1954年（1961年授予）。制作机 器人的第一家公司是unimation, unimation机器人也被称为可编程移机，因为 一开始他们的主要用途是从一个点传递对象到另一个，不到十英尺左右分开。他 们用液压执行机构，并编入关节坐标，即在一个教学阶段进行存储和回放操作 中的各关节的角度。1969年，维克多沙因曼在斯坦福大学发明了斯坦福大学 的手臂，全电动，6轴多关节型机器人的设计允许一个手臂的解

3、决方案。这使得 它精确地跟踪在太空屮任意路径拓宽了潜在用途的机器人更复杂的应用，如装 配和焊接。工业机器人在欧洲起飞相当快，既abb机器人和库卡机器人带来机器 人市场在1973年abb机器人（原asea）推出irb 6,世界上首位市售全电动微 型处理器控制的机器人。我国工业机器人起步于上世纪1970年初期，经过20多年的发展，人致经历 了 3个阶段：70年代的萌芽期，80年代的开发期和90年代的适用化期。1970 年世界上工业机器人应用掀起一个高潮，尤其在h本发展更为迅猛，它补充了h 益短缺的劳动力。在这种背景下，我国于1972年开始研制自己的工业机器人。 进入80年代后，在高技术浪潮的冲击下

4、，随着改革开放的不断深入，我国机器 人技术的开发与研究得到了政府的重视与支持。“七五”期间，国家投入资金, 对工业机器人及其零部件进行攻关，完成了示教再现式工业机器人成套技术的开 发，研制出了喷涂、点焊、弧焊和搬运机器人。1986年国家高技术研究发展计 划（863计划）开始实施，智能机器人主题跟踪卅:界机器人技术的前沿，经过儿 年的研究，取得了一大批科研成果，成功地研制出了一批特种机器人。从90年 代初期起，我国的国民经济进入实现两个根本转变时期，掀起了新-轮的经济体 制改革和技术进步热潮，我国的工业机器人又在实践中迈进一大步，先后研制出 了点焊、弧焊、装配、喷漆、切割、搬运、包装码垛等各种用

5、途的工业机器人, 并实施了一批机器人应用工程，形成了一批机器人产业化基地，为我国机器人产 业的腾飞奠定了基础。1.3汽车工业机器人的发展工业机器人50%以上用在汽车领域，当前，工业机器人的应用领域主耍有弧 焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。 目前，国际上工业机器人技术在制造业应用范围越来越广阔，现已从传统制造业 推广到其他制造业，进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救援等各种非制造 行业。但汽车工业仍是工业机器人的主要应用领域。据了解，美国60%的工业机 器人用于汽车生产；全世界用于汽车工业的工业机器人已经达到总用量的37%, 用于汽车零部件的工业机器人约占

6、24%。由于机器人技术以及研发的落后，工业机器人还主要应用在制造业，非制造业使 用的较少。据统计，近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽 车行业。可见，汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。2. 焊接工业机器人在汽车制造中的应用2.1焊接机器人简介焊接机器人是从事焊接（包括切割与喷涂）的工业机器人。60年代开始用 于生产以来，其技术已日益成熟，主要有以下优点：稳定和提高焊接质量；提高 劳动牛产率；改善工人劳动强度，可在有害环境下工作；降低了对工人操作技术 的要求；缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。因此，在各行 各业已得到了广泛的应用。2.2焊接机器

7、人的基本原理焊接机器人主要包括机器人和焊接设备两部分。机器人由机器人木体和控制 柜（硬件及软件）组成。而焊接装备，以弧焊及点焊为例，则由焊接电源，（包 括其控制系统）、送丝机（弧焊）、焊枪（钳）等部分组成。对于智能机器人还应 有传感系统，如激光或摄像传感器及其控制装置等。2.3焊接机器人的发展焊接机器人不仅有效提高了焊接质量还极大的提高了焊接效率。对于在汽车 工业屮的点焊应用來说，fi前已广泛采用电驱动的伺服焊枪。口本丰01公司己决 定将这种技术作为标准来装备其h本国内和海外的所有点焊机器人。据本田公司 称，用这种技术可以提高焊接质量，在短距离内的运动时间也大为缩短，因而试 图用它来代替某些弧

8、焊作业。据富-上电机报导，该公司最近推出一种高度较低的 点焊机器人，用它来焊接车体的下部零件，这种矮小的点焊机器人还可以与较高 的机器人组装在一起，共同对车体上部进行加工，从而缩短了整个焊接生产线的 长度。目前，用2台机器人协调工作进行弧焊已相当普遍。此时，一台弧焊机 器人焊接工件，而另一台夹持机器人夹持工件，从而不必为特殊工件专门设计成 木很高的专用夹具，并能保持最佳的焊接压力。鉴于焊接过程的复杂性、先进制 造业对焊接技术更高层次的需求及用户对新型视觉传感系统更高的性价比要求 等，当前还必须解决系统的复杂性与可靠性、实时性与精确性、可控性与智能化 等方面的问题。随着全球经济的一体化发展，世界

9、制造中心逐步向中国转移，中 国工业机器人的产业也将会快速地发展起来。我坚信，在不远的未来，在中国的 汽车牛产线上会有越来越多的国产焊接机器人发挥作用。3 喷涂机器人在汽车制造中的应用3.1喷涂机器人简介喷涂机器人又叫喷漆机器人，是可进行自动喷漆或喷涂其他涂料的工业机器 人，1969年由挪威trallfa公司（后并入abb集团）发明。喷涂机器人有工作 范围大，审计可能性大，可实现多种车型的混线生产，可实现内表面及外表面的 喷涂，仿形喷涂轨迹精确，提高涂膜的均匀性等外观喷涂质量，降低过喷涂量和 清洗溶剂的用量，提高材料利用率等优点。所以喷漆机器人广泛用于汽车、仪表、 电器、搪瓷等工艺生产部门。3.

10、2喷涂机器人的基本原理喷漆机器人主要由机器人木体、计算机和相应的控制系统组成，液压驱动的 喷漆机器人还包括液压油源，如油泵、油箱和电机等。多采用5或6自由度关节 式结构，手臂有较大的运动空间，并可做复杂的轨迹运动，其腕部一般有23 个自由度，可灵活运动。较先进的喷漆机器人腕部采用柔性手腕，既可向各个方 向弯曲，乂可转动，其动作类似人的手腕，能方便地通过较小的孔伸入工件内部， 喷涂其内表面。喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等 特点，可通过手把手示教或点位示数来实现示教。3.3喷涂机器人的发展为了追求喷涂过程更大的灵活性和更高的效率，从20世纪90年代起汽车工 业开始引入机器

11、人来代替喷涂机械，同时开始使用机器人进行内表面的自动喷涂。 与传统的机械喷涂相比，采用机器人喷涂有2个突出的优点:可以减少大约30% 40%的喷枪数量；提高了喷枪运动的速度。为了适应高速喷涂，在内表面喷涂和 第2层金属漆喷涂时都要采用高速旋转喷枪。现代汽车工业的迅速发展带来汽车 型号的迅速变化和车体设计的不断调整，只有采用机器人才能适应这种频繁变化 的牛产要求。机器人的作用是控制喷枪，使之在喷涂过程中与喷涂表面保持正确 的角度和恒定的距离（一般为200mm）。为了实现这一任务，工程师采用专门的 软件对喷涂对彖的三维模型进行处理，确定喷枪的移动路径和相应的喷涂参数。 然后将这些数据传输给机器人控制器，在整个喷涂过程中控制机器人的动作。一 般来说，只有在比较复杂的和要求非常精确的喷涂过程才需