工業機器人應用現狀及教學發展趨勢

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摘要：工業機器人在我國工業生產中已經得到了廣泛的應用，提高了生產效率，加快了人類社會發展進程。隨著工業機器人生產領域的逐漸擴大化和機器人生產的日趨復雜化，工業機器人人才日益緊缺。技工院校、高職院校和高等院校在培養工業機器人人才的任務也逐漸艱巨且富有挑戰。

關鍵詞：工業機器人；應用現狀；機器人教學

1引言

科學技術的發展，電子技術、網絡技術、信息通信技術等技術飛速發展，使工業機器人的發展速度也不斷提高。21世紀后，中國逐漸成為世界工業機器人應用大國，工業機器人的應用也逐漸滲透至各個領域。未來，工業機器人的應用人才需求量必然增加，因此在工業機器人快速應用的同時，也必須要考慮機器人應用人才的培養。

2工業機器人的概述

最早的工業機器人，是人類生產中用于搬運材料工具或零件的裝置，具有可編程性。工業機器人最大的特點是可以代替人類進行較為繁重的任務，其起重能力強、運行速度快、操作精準度極高，在提高生產效率方面有著非常之大的貢獻。工業機器人最初被設計成類似于人類手臂的形狀，一般采用六關節設計模式，能夠在空間內完成較為簡單的運動和操作。在機器人手臂末端，通過裝配不同的工具，可以完成不同功能的操作。即根據機器人使用功能上分類，可以分為焊接機器人、噴涂機器人、搬運機器人、涂膠機器人等。不同功能的機器人手臂上的操作工具和設備不同，這是區分工業機器人功能最明顯的標志。工業機器人最明顯的特點主要包括精度和重復精度高、運行速度快。在例如汽車生產線、手機裝配線等行業中，精度和重復精度是絕對的要求，一旦精度被改變，很可能導致產品次品率上升，企業將蒙受巨大損失。最早人類曾用過以簡單步進電機和伺服電機構成的機械手臂去完成生產線上的部分操作，結果均因為精度不夠、位置常常不精準，導致生產站位中無法缺少人類的配合。然后工業機器人的出現，直接解決了這一問題。工業機器人的運行速度之快，也導致生產速度的必然加快。工業機器人不僅在工業生產中發展較快，在醫療、社會服務、人類居家生活和軍事中的應用也越來越多，各式各樣的工業機器人，改變著人類社會發展的格局。

3工業機器人在行業中的應用現狀

3.1工業機器人在汽車行業中的應用

汽車行業是最早應用工業機器人的行業之一，也是目前世界應用工業機器人最多的領域。例如日本豐田、德國寶馬已經配套了近乎100%的自動化生產線，其中必不可少的是工業機器人“站位”的應用。在汽車生產中，工業機器人主要完成的工作任務有搬運、焊接、噴漆、涂膠和部分器件的安裝。其中搬運任務主要是由工業機器人將汽車上的某些部件，搬運至下一生產環節中進行使用。焊接是工業機器人在汽車生產環節中最為典型的應用，由于焊接是特殊工種，以往人工操作往往會帶來各種危險性；焊接也是熟練和富含技術的工種，焊接點的完整程度決定汽車車身強度和運行安全，因此汽車生產中的焊接環節尤為重要。噴漆主要是使用工業機器人對車身部分零部件進行噴涂處理，對比人工噴涂，工業機器人操作可以免去油漆對人體的傷害，同時噴涂效果均勻，一經調試，可以批量噴涂生產，并且生產一致性極高。涂膠機器人主要是的汽車部分玻璃的黏合操作，其特點是涂膠均勻、一次成型、無過多廢膠。此外，工業機器人在汽車生產中幾乎無處不在，可以說工業機器人改變了汽車生產的格局。

3.2工業機器人在電子產品裝配中的應用

在電子產品裝配中，例如手機的裝配生產，工業機器人發揮了重要作用，主要表現在精度高、速度快、產品一致性好。在電子產品裝配生產中，常采用并聯機器人，其特點是操作范圍小，但是速度極快。針對某一特定生產線的數據表明，對比傳統人工操作，采用機器人生產后，次品率下降了超過75%，操作速度提升近300%。因此工業機器人在電子行業中貢獻極為突出。此外，在電子配件檢測、搬運和包裝中，工業機器人也起到了明顯作用。

3.3工業機器人在化工、食品生產中的應用

在化工生產中，工業機器人可以運送一些人類無法直接接觸的化學原料，并且可以進行原料的混合、化工運作等。化工生產本是危險性極高的行業之一，也是對人體傷害較大的行業。工業機器人的應用有效改變了化工生產格局，降低人受到危害的同時，還提高了生產效率。在食品生產中，通過不同工業機器人在食品生產線上的安裝和運作，替代了傳統生產線人工站位。減少食品生產和包裝過程中的人工參與，能夠有效提升食品安全質量，降低人工生產帶來的不健康因素。

3.4工業機器人在軍事中的應用

無人機、無人探測車、自動排爆車等是工業機器人在軍事中最典型的應用。軍事環境較為復雜，危險程度高。工業機器人在軍事活動中，在某些方面可以有效替代人類操作，從而降低犧牲率，提高軍事效果。

4職業院校工業機器人教學發展趨勢

工業機器人的課程在職業院校和高等院校都有開展，但是側重點不同。高等院校的工業機器人主要以設計、仿真、高難度應用、精細化再開發等為主，而職業院校則是以當前市場上主流工業機器人的應用和維護為主，二者都是為工業機器人生產應用提供人才支撐。就目前工業機器人在各行各業大規模的應用及趨勢，很明顯其維護和調試人員缺口較大，因此職業院校在開展工業機器人專業時，必須要圍繞這兩點進行。工業機器人的維護專業主要包括機械維護和電氣維護，包含兩個大學科的知識，因此未來在開設此類課程中，應在基礎課程中同時開展機械基礎和電氣基礎課程，以培養較為綜合的工業機器人維護人才。有些院校則是在原有專業基礎上增加機器人維護課程，例如在機械專業中開展機械維保課程、電氣機電專業則開展電氣維保課程，二者人才的綜合便是工業機器人維保人才。工業機器人的調試主要指在生產線中，大量主要程序已經由工程師編寫完成，但是機器人在長久運行中，受到撞擊或其他因素，難免會導致機器人部分點位丟失或不準確，那么就需要機器人調試人才進行必要的調整，以保證生產線完整運行。

5結束語

未來，工業機器人應用領域將會繼續擴大，在某些領域的應用也會從基礎化逐漸發展到復雜化、精細操作化。工業機器人的發展必然加快人類社會進步的步伐，同時大量工業機器人生產、維護和應用調試的人才緊缺也必然加劇。因此，在機器人行業發展的同時，提高工業機器人應用人才隊伍的建設，也必須加快腳步。

參考文獻

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作者：胡樂峰 單位：萊蕪技師學院