工业机器人应用现状及教学发展趋势

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摘要：工业机器人在我国工业生产中已经得到了广泛的应用，提高了生产效率，加快了人类社会发展进程。随着工业机器人生产领域的逐渐扩大化和机器人生产的日趋复杂化，工业机器人人才日益紧缺。技工院校、高职院校和高等院校在培养工业机器人人才的任务也逐渐艰巨且富有挑战。

关键词：工业机器人；应用现状；机器人教学

1引言

科学技术的发展，电子技术、网络技术、信息通信技术等技术飞速发展，使工业机器人的发展速度也不断提高。21世纪后，中国逐渐成为世界工业机器人应用大国，工业机器人的应用也逐渐渗透至各个领域。未来，工业机器人的应用人才需求量必然增加，因此在工业机器人快速应用的同时，也必须要考虑机器人应用人才的培养。

2工业机器人的概述

最早的工业机器人，是人类生产中用于搬运材料工具或零件的装置，具有可编程性。工业机器人最大的特点是可以代替人类进行较为繁重的任务，其起重能力强、运行速度快、操作精准度极高，在提高生产效率方面有着非常之大的贡献。工业机器人最初被设计成类似于人类手臂的形状，一般采用六关节设计模式，能够在空间内完成较为简单的运动和操作。在机器人手臂末端，通过装配不同的工具，可以完成不同功能的操作。即根据机器人使用功能上分类，可以分为焊接机器人、喷涂机器人、搬运机器人、涂胶机器人等。不同功能的机器人手臂上的操作工具和设备不同，这是区分工业机器人功能最明显的标志。工业机器人最明显的特点主要包括精度和重复精度高、运行速度快。在例如汽车生产线、手机装配线等行业中，精度和重复精度是绝对的要求，一旦精度被改变，很可能导致产品次品率上升，企业将蒙受巨大损失。最早人类曾用过以简单步进电机和伺服电机构成的机械手臂去完成生产线上的部分操作，结果均因为精度不够、位置常常不精准，导致生产站位中无法缺少人类的配合。然后工业机器人的出现，直接解决了这一问题。工业机器人的运行速度之快，也导致生产速度的必然加快。工业机器人不仅在工业生产中发展较快，在医疗、社会服务、人类居家生活和军事中的应用也越来越多，各式各样的工业机器人，改变着人类社会发展的格局。

3工业机器人在行业中的应用现状

3.1工业机器人在汽车行业中的应用

汽车行业是最早应用工业机器人的行业之一，也是目前世界应用工业机器人最多的领域。例如日本丰田、德国宝马已经配套了近乎100%的自动化生产线，其中必不可少的是工业机器人“站位”的应用。在汽车生产中，工业机器人主要完成的工作任务有搬运、焊接、喷漆、涂胶和部分器件的安装。其中搬运任务主要是由工业机器人将汽车上的某些部件，搬运至下一生产环节中进行使用。焊接是工业机器人在汽车生产环节中最为典型的应用，由于焊接是特殊工种，以往人工操作往往会带来各种危险性；焊接也是熟练和富含技术的工种，焊接点的完整程度决定汽车车身强度和运行安全，因此汽车生产中的焊接环节尤为重要。喷漆主要是使用工业机器人对车身部分零部件进行喷涂处理，对比人工喷涂，工业机器人操作可以免去油漆对人体的伤害，同时喷涂效果均匀，一经调试，可以批量喷涂生产，并且生产一致性极高。涂胶机器人主要是的汽车部分玻璃的黏合操作，其特点是涂胶均匀、一次成型、无过多废胶。此外，工业机器人在汽车生产中几乎无处不在，可以说工业机器人改变了汽车生产的格局。

3.2工业机器人在电子产品装配中的应用

在电子产品装配中，例如手机的装配生产，工业机器人发挥了重要作用，主要表现在精度高、速度快、产品一致性好。在电子产品装配生产中，常采用并联机器人，其特点是操作范围小，但是速度极快。针对某一特定生产线的数据表明，对比传统人工操作，采用机器人生产后，次品率下降了超过75%，操作速度提升近300%。因此工业机器人在电子行业中贡献极为突出。此外，在电子配件检测、搬运和包装中，工业机器人也起到了明显作用。

3.3工业机器人在化工、食品生产中的应用

在化工生产中，工业机器人可以运送一些人类无法直接接触的化学原料，并且可以进行原料的混合、化工运作等。化工生产本是危险性极高的行业之一，也是对人体伤害较大的行业。工业机器人的应用有效改变了化工生产格局，降低人受到危害的同时，还提高了生产效率。在食品生产中，通过不同工业机器人在食品生产线上的安装和运作，替代了传统生产线人工站位。减少食品生产和包装过程中的人工参与，能够有效提升食品安全质量，降低人工生产带来的不健康因素。

3.4工业机器人在军事中的应用

无人机、无人探测车、自动排爆车等是工业机器人在军事中最典型的应用。军事环境较为复杂，危险程度高。工业机器人在军事活动中，在某些方面可以有效替代人类操作，从而降低牺牲率，提高军事效果。

4职业院校工业机器人教学发展趋势

工业机器人的课程在职业院校和高等院校都有开展，但是侧重点不同。高等院校的工业机器人主要以设计、仿真、高难度应用、精细化再开发等为主，而职业院校则是以当前市场上主流工业机器人的应用和维护为主，二者都是为工业机器人生产应用提供人才支撑。就目前工业机器人在各行各业大规模的应用及趋势，很明显其维护和调试人员缺口较大，因此职业院校在开展工业机器人专业时，必须要围绕这两点进行。工业机器人的维护专业主要包括机械维护和电气维护，包含两个大学科的知识，因此未来在开设此类课程中，应在基础课程中同时开展机械基础和电气基础课程，以培养较为综合的工业机器人维护人才。有些院校则是在原有专业基础上增加机器人维护课程，例如在机械专业中开展机械维保课程、电气机电专业则开展电气维保课程，二者人才的综合便是工业机器人维保人才。工业机器人的调试主要指在生产线中，大量主要程序已经由工程师编写完成，但是机器人在长久运行中，受到撞击或其他因素，难免会导致机器人部分点位丢失或不准确，那么就需要机器人调试人才进行必要的调整，以保证生产线完整运行。

5结束语

未来，工业机器人应用领域将会继续扩大，在某些领域的应用也会从基础化逐渐发展到复杂化、精细操作化。工业机器人的发展必然加快人类社会进步的步伐，同时大量工业机器人生产、维护和应用调试的人才紧缺也必然加剧。因此，在机器人行业发展的同时，提高工业机器人应用人才队伍的建设，也必须加快脚步。

参考文献

[1]曹泓浩.工业机器人的应用现状及发展趋势[J].科技风，2019（5）：145.

[2]刘焱.工业机器人的应用现状与发展趋势研究[J].湖北农机化，2019（8）：5.

[3]沈玲，刘甘霖等.职业院校工业机器人实训基地建设与探讨[J].内燃机与配件，2018（12）：253-255.

作者：胡乐峰 单位：莱芜技师学院