機(jī)器人廣泛應(yīng)用于制造業(yè)以及娛樂產(chǎn)業(yè)。汽車行業(yè)一直是機(jī)器人的最大用戶,因此,汽車行業(yè)不僅影響機(jī)器人的發(fā)展,還影響機(jī)器人應(yīng)用的發(fā)展。

機(jī)器人廣泛應(yīng)用于制造業(yè)以及娛樂產(chǎn)業(yè)。其中,有接近一半的機(jī)器人應(yīng)用于汽車工業(yè),包括汽車零部件行業(yè)。其次是機(jī)器人應(yīng)用的第二大板塊,約18%的機(jī)器人應(yīng)用在電氣和電子工業(yè)。再次是塑料和化工行業(yè),約占10%。金屬和機(jī)械行業(yè)約占9%。汽車行業(yè)一直是機(jī)器人的最大用戶,因此,汽車行業(yè)不僅影響機(jī)器人的發(fā)展,還影響機(jī)器人應(yīng)用的發(fā)展。

一、汽車工業(yè)

在汽車工業(yè)中,機(jī)器人最早被用于點焊,將各個沖壓件拼焊成車身。機(jī)器人具有很好的重復(fù)性和靈活性,使大部分手工焊接工作站實現(xiàn)了自動化。機(jī)器人焊接發(fā)展源于手工焊接,因此,它們通常都包括將工件在焊接工作站之間移動的輸送裝置,而每一個焊接工作站則由多個操作焊槍的機(jī)器人組成，機(jī)器人點焊裝備基于手工焊接包,包括外置的變壓器和笨重的電纜,它們?yōu)楹笜屘峁╇娫?。為了提供足夠大的?fù)載,早期的機(jī)器人均采用液壓驅(qū)動,盡管它們很快就被電動伺服機(jī)器人所替代,因為電機(jī)驅(qū)動具有更好的性能和重復(fù)性。隨著電機(jī)驅(qū)動機(jī)器人的負(fù)載能力的提升,變壓器和焊槍集成在一起,從而不再需要那么多笨重的電纜。因為電纜磨損不像之前那么快了,所以這些技術(shù)的進(jìn)步提高了機(jī)器人焊接的可靠性。

最近,在焊接單元內(nèi),機(jī)器人被用來搬運工件,主要是搬運一些子部件,要么利用固定焊槍形式,要么其他機(jī)器人安裝焊槍。這種方案提升了系統(tǒng)的柔性,也擴(kuò)大了機(jī)器人的數(shù)量。這種新方法的驅(qū)動力是更短的汽車設(shè)計生命周期和同樣的設(shè)備生成更多種不同的產(chǎn)品。

焊接裝備的技術(shù)和性能也得到了提升。例如,一些工廠采用了伺服驅(qū)動焊槍。這種焊槍完全由機(jī)器人控制。這種機(jī)器的好處是縮短了生產(chǎn)時間,因為焊鉗的打開或關(guān)閉操作可以在機(jī)器人到達(dá)指定位置之前開始,焊鉗開閉的大小也可由特定的焊接工序來控制。類似的操作,如自沖鉚釘和螺柱焊接,在使用機(jī)器人后,大部分都實現(xiàn)了自動化焊接。除此之外,工業(yè)界對激光焊接表現(xiàn)出越來越高的興趣。雖然機(jī)器人激光焊接成本較高,但是在某些情況下,性能和焊接質(zhì)量更車勝一籌。專門的激光焊接機(jī)器人被開發(fā)出來,提供激光焊接的整體解決方案,提升了可靠和性能。

噴涂和車內(nèi)密封是較早在汽車行業(yè)應(yīng)用機(jī)器人的兩個領(lǐng)域。由于噴涂車間的壓機(jī)之間輸進(jìn)工作環(huán)境較差和追求涂裝質(zhì)量一致性,催生了機(jī)器人在噴涂行業(yè)的應(yīng)用。噴涂作手或其他進(jìn)置業(yè)最開始采用液壓機(jī)器人,因為噴涂車間的氣體和顆粒濃度很高,所以不允許使用電機(jī)。防爆型噴涂機(jī)器人的開發(fā)成功,解決了這個問題,從而快速提升了性能線,只是在沖壓機(jī)之間和噴涂機(jī)器人使用的便利性。早期的機(jī)器人采用示教編程,噴涂工人直接握住機(jī)機(jī)器在汽車器人手臂,拉動機(jī)器人走所需軌跡,大多數(shù)時候是邊噴邊走。機(jī)器人能夠記錄該的度和在車身內(nèi)部作軌跡并重復(fù)執(zhí)行。這種編程方法的好處是可以實現(xiàn)路徑的快速生成,但是限制了人實現(xiàn)自動化作業(yè)的普力路徑編輯和修改。因此,開發(fā)復(fù)雜的機(jī)器人程序就會費時費力。離線編程,利用機(jī)器人的全自動化個包括機(jī)器人、噴涂工具和車身的仿真環(huán)境,成為更受歡迎的編程方法,并且地,在發(fā)動機(jī)行之有效,被廣泛使用。

在典型的噴涂車間,許多其他自動化設(shè)備也用于噴涂,包括噴槍往復(fù)機(jī)和靜,機(jī)人在現(xiàn)代化的發(fā)電旋杯噴涂等。它們特別適用于在線體移動時,噴涂外表面。除了這些機(jī)器外,孔之同輸進(jìn)工些機(jī)器人通常被用于噴涂內(nèi)表面,包括發(fā)動機(jī)艙、行李箱和車門等。為了到達(dá)這些。汽車零部些區(qū)域,人們開發(fā)了與噴涂機(jī)器人協(xié)作的開啟裝置。伺服跟蹤也允許機(jī)器人在整個噴涂車間跟隨車身形狀。

如今,機(jī)器人汽車噴涂系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)整體解決方案,對涂料和空氣混合做全作為提千質(zhì)重和生產(chǎn)需閉環(huán)系統(tǒng)。該方案允許在噴涂過程中調(diào)整噴涂參數(shù),從而獲得最佳效果。除此之大,機(jī)在外,顏色變換器也被集成到機(jī)器人手臂中,以減少顏色更換過程中的時間和涂料立的,而不是作為要玻少操作浪費。機(jī)器人還能夠被安裝更多的噴涂裝備,包括空氣噴涂、靜電空氣噴涂和靜及裝配電噴涂杯等。每一種裝備都有特定的好處,因此,對于某一特定的應(yīng)用,機(jī)器人車輛上有大量的都能與最佳裝備匹配。

車內(nèi)密封原本是一項令人不愉快的工作,使用機(jī)器人后,就不是這樣了。剛開始時,噴涂機(jī)器人因為便于編程而被使用。然而,標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人也可以完成噴涂作業(yè)。機(jī)器人用于接縫密封是因為我們需要把密封條準(zhǔn)確地放置在車身的接縫位置。這就需要使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)器人,以便達(dá)到所需要的精度。人們利用視覺系統(tǒng)來確定車身的位置,使得密封系統(tǒng)能夠適應(yīng)車身的微小變化,在密封位置依然保持足夠高的精度。后來,人們通過使用閉環(huán)流體控制來實現(xiàn)更精確的控制和隨密封要求而改變輸出,進(jìn)一步提升了應(yīng)用水平。粘接應(yīng)用也快速地實現(xiàn)了,同樣也是以粘接質(zhì)量為驅(qū)動力。這些應(yīng)用包括直接安裝汽車玻璃、涂抹粘接劑然后將玻璃安裝到車身上,還包括其他各種粘接應(yīng)用,比如發(fā)動機(jī)罩內(nèi)面板和外面板的裝配等。

車身面板是在沖壓車間生產(chǎn)的。面板也有可能是汽車原始設(shè)備制造商(OEM)或者他們的一級供應(yīng)商生產(chǎn)的。機(jī)器人應(yīng)用于沖壓線已有多年,用于在不同的沖壓機(jī)之間輸送面板。這些機(jī)器人可以替代手工輸送或者替代專用的“鐵手”或其他輸送裝置。在某些領(lǐng)域中,沖壓線發(fā)展得更加成熟,現(xiàn)有的大型沖壓線自帶搬運設(shè)備,利用機(jī)器人來進(jìn)行上下料操作。然而,對于更多的傳統(tǒng)沖壓線,只是在沖壓機(jī)之間使用機(jī)器人,仍然還有很大的自動化提升空間。

機(jī)器人在汽車總裝中的應(yīng)用要慢于車身車間的應(yīng)用,這多半是因為所操作工件的難度和在車身內(nèi)部作業(yè)的需要等因素。然而,現(xiàn)在許多應(yīng)用都具備使用機(jī)器人實現(xiàn)自動化作業(yè)的潛力。公司在流程方面(例如,手工作業(yè)、半自動化或使用機(jī)器人的全自動化)的決策基于成本因素而非技術(shù)障礙。

相似地,在發(fā)動機(jī)裝配中一開始就使用的機(jī)器人并不多。裝配操作通常都由專門的設(shè)備來完成,實現(xiàn)更大的產(chǎn)量和更高的剛性自動化。由于柔性需求的增加,機(jī)器人在現(xiàn)代化的發(fā)動機(jī)裝配廠正在被大量地使用。除了常見的搬運操作和機(jī)床之間輸送工件外,機(jī)器人應(yīng)用還包括裝配和去毛刺。

二、汽車零部件

汽車零部件行業(yè)緊跟汽車工業(yè),使用了大量的機(jī)器人。它們使用機(jī)器人技術(shù)作為提升質(zhì)量和生產(chǎn)柔性的手段,以滿足用戶的需求。由于所生產(chǎn)的工件差別很大,機(jī)器人在不同行業(yè)的應(yīng)用也千差萬別。在大多數(shù)情況下,機(jī)器人工作站是獨立的,而不是作為另一個更大自動化系統(tǒng)的部件,因為生產(chǎn)一個完整的組件只需要較少的操作。這些應(yīng)用大概可以分成幾類:塑料、金屬加工、電氣和電子,以及裝配。

車輛上有大量的塑料工件,包括內(nèi)飾件(如儀表盤)和外飾件(如保險杠門把手和擾流板等)。在這些工件的生產(chǎn)過程中,機(jī)器人被用于注塑機(jī)下料、清理、水切割、裝配(包括粘接和焊接)和噴涂。金屬加工應(yīng)用包括生產(chǎn)車身的子部件,以及其他一些大型工件,如排氣系統(tǒng)等。在車身子部件方面,如懸掛系統(tǒng),機(jī)器人應(yīng)用包括壓機(jī)上下料,以及點焊和弧焊?；『甘菣C(jī)器人在排氣系統(tǒng)制造中的主要應(yīng)用領(lǐng)域,用于組裝排氣系統(tǒng)的各個工件,如排氣管、法蘭、安裝支架、消音器和催化轉(zhuǎn)化器。需要指出的是汽車零部件的弧焊作業(yè)主要是在零部件供應(yīng)商處完成而不是在總裝廠。許多機(jī)械工件裝配在一起才能變成汽車的動力部件。這些機(jī)器人應(yīng)用包括機(jī)床上下料、磨削、去毛刺和其他金屬拋光應(yīng)用。類似地,車燈、空調(diào)單元、電子和其他車內(nèi)子部件由多種機(jī)器人來完成裝配和測試。

三、其他領(lǐng)域

近些年,電氣和電子行業(yè)見證了機(jī)器人使用量的大幅增長。許多專用機(jī)器被使用,例如用于制作印刷電路板的機(jī)器。然而,機(jī)器人被用于印刷電路板的上下料、測試、裝配更大組件,以及許多其他應(yīng)用領(lǐng)域。電子行業(yè)機(jī)器人快速增長的主要動力是消費電子產(chǎn)品的產(chǎn)量增加,比如手機(jī)和平板電腦等。電子行業(yè)的機(jī)器人主要應(yīng)用在亞洲。

食品工業(yè)一直被認(rèn)為是機(jī)器人應(yīng)用的一個主要潛在增長點,主要是因為這個行業(yè)包括了大量的手工操作。然后,這個行業(yè)還沒有大量使用機(jī)器人,我們?nèi)悦媾R著許多挑戰(zhàn)。首先,這個行業(yè)的人工費用低于其他行業(yè)(比如汽車行業(yè)),使得自動化的經(jīng)濟(jì)性不高。其次,產(chǎn)品往往是有機(jī)物,難以操作。除此之外,產(chǎn)品在尺寸和外形上也不均勻。還有衛(wèi)生管理規(guī)定,特別是那些操作裸露食物的規(guī)定,也對自動化設(shè)備提出了特殊要求,比如沖洗,會增加設(shè)備成本。最終的目的是建立一個全自動化的食品工廠,能提供更好的衛(wèi)生條件,因為這樣可去除最大的污染源——操作人員。