浅析工业机器人在智能制造中的应用

　　摘要: 智能制造系统可以在确定性受到限制或没有先验知识的、不能预测的环境下，根据不完全的、不精确的信息来完成拟人的制造任务。工业机器人是集机械、电子、计算机、传感器、人工智能、控制技术等多学科先进技术于一体的复杂智能机器。本文通过对生产线上工业机器人的应用介绍，初步探讨了工业机器人在智能制造中的应用前景。工业机器人的应用提高了工作效率，减少了人力成本，增加安全系数，提升质量控制系统的能力，而且能够缩短生产准备周期和改善劳动条件。

　　关键词: 智能制造; 工业机器人; 冷轧生产线; 应用介绍; 应用前景

　　0 引言 50 年代末，机械制造技术进入了现代制造技术阶段，60 年代末，机床的数控技术实现了机床加工过程的自动化，这就是最初的直接数字控制技术( DNC) ，然后出现了加工中心和柔性制造系统 ( FMS) ，实现了在生产过程中自动化取代体力劳动。到了80 年代，计算机集成制造系统( CIMS) 在制造工艺中取代了部分脑力劳动。80 年代末，激烈的全球市场竞争对制造系统提出了更高的要求，要求制造系统可以在确定性受到限制的或没有先验知识的、不能预测的环境下，根据不完全的、不精确的信息来完成拟人的制造任务[1]。工业机器人是综合机械、电子、计算机、传感器、人工智能、控制技术等多种学科先进技术于一体的复杂智能机器[2]。将工业机器人应用在制造业中，不仅可以提高劳动生产率、保证产品质量，而且能够缩短生产准备周期和改善劳动条件。工业机器人具有重复精度高、可靠性好、适用性强等优点，广泛应用于汽车、机械、电子、物流等行业，已被证明是当前最高效的生产工具[3]。本文通过对冷轧生产线上工业机器人的应用介绍，初步探讨了工业机器人在冷轧生产工艺中的应用前景。

　　湛江钢铁作为宝钢股份智能制造的样板工厂，在自动化生产线上应用了各种类型的工业机器人。工业机器人的应用提高了工作效率，减少了人力成本，增加安全系数，提升质量控制系统的能力，而且能够缩短生产准备周期和改善劳动条件，工业机器人在智能制造中有广阔的应用前景。

　　1 自动拆捆机器人

　　冷轧带钢是以钢卷方式生产的，每一个钢卷在生产前，都必须经过拆捆、开卷、穿带，然后加速到正常速度工作，占用较多的生产时间。自动拆捆机的使用可以自动把前道机组过来的钢卷捆带剪断，拆捆机的机头能够横向和旋转运动，并可自动测定卷边和捆带的位置。在剪完捆带后，拆捆机还能把剪下来的捆带自动压成最小尺寸的捆，自动卸入废料斗中。使用拆捆机装置省去人工操作从而降低事故发生的可能性，生产效率明显提高。

　　2 自动取样机器人

　　自动取样机器人对钢板进行自动取样和打标记，自动取样装置包含一台机器人、一套取样贴标夹具、4 个立放样板斗和一个平放样板斗及平斗推出机构等。自动取样机器人在机组取样剪后，负责将取样小车里的试样板分别进行贴标并搬运到制定的料斗里。自动取样机器人可以减少劳动力，缩短作业时间，质量过程控制稳定性显著提高。自动取样机器人的取样过程如图 1 所示。

　　3 自动贴标签机器人

　　在冷轧生产工艺流程里，钢卷打捆完成后随钢卷小车到达贴标工位，此时自动贴标装置接收到主控制系统发送的钢卷数据，并打印、拾取、粘贴标签，整个贴标过程中封锁钢卷小车的运动。贴标头通过真空的方式吸附标签，并计算出钢卷的直径和宽度，然后贴标头机械臂移动到钢卷指定贴标表面，吸附着标签的贴标头先压靠钢卷表面，然后通过辊轮抚平标签，将标签牢靠地粘贴在钢卷外圈表面。最后自动贴标机回到待机位，出口钢卷小车解锁。自动贴标签机器人可以省去人工贴标签的时间，作业时间缩短，生产效率提高。

　　4 无人行车的应用

　　一台行车要完成一次钢卷调运，需要一名行车工操控行车，一名库位工找准库位，通过对讲机和吊运计划单传递吊运信息。然而一台无人驾驶的行车，只需编制好生产计划、转库吊运计划，系统就能自动分配任务并设定行车行驶路线完成吊运作业，无人行车的路线可以自动进行优化计算，缩短了吊运路程，最大程度的减少能耗。无人行车平稳的抓起一卷带钢，一分钟后便能完成钢卷实物入库和信息同步。无人行车的吊运作业指令均通过网络传输，提高了无纸化作业的程度，降低了吊运出错率。无人行车的精确定位、轻装轻卸和抗浪摆技术，可以最大程度的保证钢卷质量。无人行车按照程序预定的安全作业流程进行作业，杜绝违章吊运，安全系数提高。实现信息流和物流的一致，消除了由于人为因素造成的产品异材。

　　5 结束语

　　工业机器人的销量近年来一直呈上升趋势，中国已成为全球第一大工业机器人市场，并且还在呈增长趋势[4]。本文通过对生产线上自动拆捆工业机器人、自动取样机器人、自动贴标签机器人、无人化行车的应用介绍，从提高工作效率、减少成本，增加安全系数，提升质量控制系统的能力等方面，初步探讨了工业机器人在冷轧生产工艺中的应用前景。

　　参考文献:

　　[1]LI Xu-rong. Intelligent manufacture adapts to agile manufacture production mode in the 21st century [J]. HuNan Agricultural Science & Technology Newsletter，2003，4 ( 3) : 19.

　　[2]徐方. 工业机器人产业现状与发展[J]. 机器人技术与应用，2007( 5) : 2.

　　[3]谭民，王硕. 机器人技术研究进展[J]. 自动化学报，2013，39( 7) : 963.[4]孟明辉，周传德，陈礼彬，等. 工业机器人的研发及应用综述[J]. 上海交通大学学报，2016( 增刊 1) : 98.