智能制造领域协作机器人应用

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【内容摘要】在经济迅猛增长的今天，随着科学技术的发展，使得智能机器人技术更加成熟与完善，从而出现了更加先进的协作机器人，相对于传统机器人来说，协作机器人具有高效、便捷等诸多优势，有效地将其应用到智能制造领域，可以为整个领域的发展提供重要帮助。基于此，本文通过对协作机器人的简单概述，进而阐述了其与传统机器人之间存在的区别，之后以此为基础，从多个角度出发，探讨了协作机器人在智能控制领域的具体应用，并对协作机器人的未来发展进行了展望，以使协作机器人在实际当中发挥出更大的作用。

【关键词】智能化;制造领域;协作机器人

制造领域的迅猛发展，逐渐对智能化技术产生了更高的技术，并对该技术进行了广泛应用，通过该技术不仅降低了生产成本，而且还加快了生产效率，提高了生产质量，对整个领域的发展具有重要意义。近年来，随着制造业智能化建设速度的不断加快，对内部生产活动提出了更高的要求，依然采用人工生产或者是传统机器人的生产方式，已经不能满足这一需求，需要寻找更加先进的方式替代，协作机器人是效果较为良好的一种。

一、协作机器人概述

所谓的协作机器人，指的是生产活动开展时，能够在不打扰人员正常工作的基础上，与人员同时进行工作，使两者保持协同性，其中不仅体现出了人类的智慧，而且还展示出机器人的效率。有效地将其应用到生产活动当中，能够大大提升生产效率，为企业更好的发展奠定良好基础。对于协作机器人来说，具有很多显著的特点，具体来说，主要包括下述几个方面:一是轻量化。机器人内部结构较为简单，集成化程度较高，电子元件相对较少，不仅有利于人员的操控，而且还具备更强的安全性。二是友好性。不论是整个表面，还是一些关节处，均非常的光滑，没有尖锐的转交，不会对人员或物品造成伤害。三是感知力。机器人运行时，能够自动采集周边环境信息，并通过信息的分析，了解周边环境的具体情况，并以此为基础，对行动方案进行调整。四是人机协作。对外界环境非常的敏感，当其达到已设定的力时，则会立刻停止运行，此外，系统内部存在风险的评估，因而无需设置保护栏，使得整个生产现场内，能够与人员同时完成工作。五是编程方便。不论是专业的技术人员，还是一般人员，均可完成编程工作，有利于机器人的使用。

二、协作机器人与传统机器人的区别

相对于传统机器人来说，协作机器人具有多方面优势，具体来说，包括下述几个方面:一是由于协作机器人感知力更强，能够更加精准地采集外界的信息，因而控制效果更好。二是与传统机器人相比，协作机器人智能化程度更高，可以与人员同时完成工作，不会对人员造成伤害。而传统机器人工程现场内，无关人员通常不可入内，需要围上保护栏。三是传统机器人运行时，若其出现故障，需要由相应的机械设备代替其工作，若其他设备性能较低户存在故障，则会导致整个产线停止运行，无法继续开展生产工作，而在协作机器人方面，存在较高的柔性，可以与人员共同完成工作，因而其无法正常使用时，是由附近的人员接替其工作，使得整个生产活动能够顺利进行下去。由于协作机器人具有诸多优势，因而被一些大规模企业进行了应用。但需要注意的是，相对于传统机器人来说，协作机器人价格贵，成本高，因而不适合中小型企业的应用。

三、协作机器人在智能制造领域的应用

(一)拾取与放置。以往阶段，智能制造过程中，依然存在一些工作需要由人工手动完成，最为常见的就是物品的拾取与放置。对于这项工作来说，由于需要反复进行同一个动作，不仅需要耗费较大的体力，为人员带来较大的工作负担，且会人员身体造成损害，同时，还会增加工作的枯燥感，导致人员难以集中精神力，使得工作当中经常出现各种问题，影响物品的放置效率。而协作机器人的应用，则可有效改善上述情况，大大降低了人员的劳动量。所谓的拾取与放置工作，就是将物品从某个区域提起后，将其放置到指定的区域。智能制造领域，通过这项工作的开展，能够取下传送带上山的产品，有利于后续的包装。拾取过程中，还应采取相应的视觉技术，通过该技术观察产品的位置，然后利用机械臂将其抓起，并放入到特定位置上。

(二)设备监控。在智能制造领域当中，虽然会通过相应的监控软件对生产设备进行监控，以及时发现其中存在的故障，并予以解决，但为了确保生产设备稳定运行，依然需要人员的配合。而人员监控时，不仅需要消耗大量体力，而且还会使眼睛产生疲劳感，影响人员的身体健康。而应用协作机器人后，则能够有效地将人员解放出来，同时，由于协作机器人智能化程度更高，感知力更强，能够同时监管多台设备，大大提升了监管效率，为设备的稳定运行提供了重要帮助。在监控类的机器人当中，存在相应的I/O对接元件，通过这些元件进行信息的传递，以达到监控设备运行的目的。

(三)包装码垛。产品放置到指定位置后，需要对其进行包装与码垛，为产品的运输打下良好基础。对于这一工作来说，通常由多个环节构成，如收缩包装、箱体装配等，因而与放置工作具有相类似的特点，即需要反复进行同一动作，而产品当中，通常存在小负载，会带给人员一定的负担，但在协作机器人方面，则非常适合。协同机器人运行前，只需要根据包装码垛的需求，设置相应的代码指令，机器人就会自动完成这项工作，并针对环境实际情况，进行自我调节，不会受到人员的打扰，也不会对人员进行打扰。

(四)加工作业。产品制造的工程中，加工作也是最为关键的一个环节，即通过相应的技术手段，生产出相应的产品，这一环节开展效果的好坏，直接关系到产品的质量。智能制造领域开展加工作活动时，即对协作机器人进行了应用，如焊接、涂胶等。对于这些工作来说，均具有同一个特点，即在相同的路径内，反复完成同一动作。若由心人员完成，应在正式入岗前，开展诸多培训活动，使人员具备丰富的理论知识，以及较强的实践工作能力后，才可有效完成该项工作。如果应用了协作机器人，则能够改善这一问题，提高生产效率。通过上述分析我们可以发现，协作机器人存在诸多优势，如编程更加简单，大部分人员均可独立完成，所以，产线一线工人即可根据自身的工作需要，对机器人进行设置，进而协同完成整个工作。

(五)精加工作业。产品制造时，不仅需要一般的加工作业，同时还要开展一些精加工作业，如抛光、打磨等，这些工作若交由人员完成，需要耗费大量时间，处理的效果也不一定很好，难以满足产品精度的要求，更重要的是，会对人员造成一定伤害。所以，需要利用其它方式进行代替，协作机器人就是较为良好的一种，机器人运行之前，在系统内设置出相应的参数，在这些参数的控制下，有效地完成精加工作业，在机器人内部，存在力控制模块，进而赋予其更强的耐用性，能够长时间反复完成同一动作。

(六)质量检测。除上述几个方面之外，还可以将协作机器人应用到质量检测工作当中，通过这一技术的应用，能够有效提升检测效率，为保证产品质量打下良好基础。检测时，主要内容包括:实物与模型的对比，产品精度是否达到要求等，由机器人自动完成检测活动，无需人员的操控，能够在最短的时间内，获得较为准确的结果。

四、协作机器人的未来发展趋势

(一)多样化。在我国，很多企业对协作机器人产生了重视，并进行了相关的实践研发工作，最开始，主要是对国外技术进行借鉴，而到了当前，逐渐出现了一些属于我国独立的产品，在世界范围内具有更强的影响力。然而在核心零件方面，我国一直没有形成先进的技术，大部分零件均需要从国外采购，成本较高，且处于被动地位，不利于我国产品在国际市场中的竞争。所以，相关企业应对此产生重视，加强对核心零件的研发速度，逐渐摆脱对国外的依赖。

(二)模块化。目前，在国内外工业设计领域当中，均对模块化设计理念进行了应用，在这一理念的引导下，能够提升生产速度、赋予产品更高的性能，从而推动了现代社会的发展。所以，在协作机器人研发时，也要对这一理念进行应用，有效将其融入到机器人的设计当中，以进一步提升机器人的性能，同时大幅度降低机器人的价格，使得中小型制造企业也能够对其应用，以促进我国整个智能制造领域的发展。

五、结语

综上所述，随着机器人技术的快速发展，逐渐出现了性能更加良好的协作机器人，相对于传统机器人来说，协作机器人安全性更高、智能化水平更强，能够与人员进行配合，因而被应用到智能制造领域，通过这一技术的应用，有效提升了生产速度，减少了人员的参与，大大提升了生产工作的质量，使得产品在市场中具有更强的竞争力。

【参考文献】

［1］吴丹，赵安安，陈恳，等．协作机器人及其在航空制造中的应用综述［J］．航空制造技术，2019，11(26):91

［2］田勇，王洪光，潘新安，等．一种协作机器人工作空间灵活度的求解方法［J］．机器人，2019，41(3):298～306

作者:杨超 单位:四川红华实业有限公司