任务4 了解工业机器人的典型应用

一、任务导入

通过前述任务的学习，我们已经掌握了工业机器人的组成和参数，了解了工业机器人的工作方法。接下来，主要学习工业机器人在现实生活中的应用。通过图书、报纸、网络或是实践使用，在生产中有多少种工业机器人呢？有怎样的特点？工作在什么样的环境里？

二、工业机器人的典型应用

机器人在发展的过程中，已经出现了很多有着人类特征和行为的智能化类人机器人。比如，一种吸尘器机器人Roomba，它可以在一定的区域自动随机运动并且吸附灰尘，甚至能自己找到插座充电；日本本田技研工业株式会社研制的仿人机器人ASIMO（阿西莫）可以走路、跑步及上下楼梯，并可以和人类交流等。除了这一些类人机器人，其他仿生机器人如仿昆虫或鱼等动物的机器人应用也非常普遍。

机器人在现代工业上的应用更加普及，就工业机器人这一领域来划分，可以分为焊接、搬运、装配、码垛、喷涂等类型机器人。

1.焊接机器人

焊接机器人（见图1-37）是从事焊接作业的工业机器人，焊接机器人常用于汽车制造领域，是应用最为广泛的工业机器人之一。目前，焊接机器人的使用量约占全部机器人总量的30%。

焊接机器人又可以分为点焊机器人和弧焊机器人。从20世纪60年代开始，焊接机器人焊接技术日益成熟，在长期使用过程中，主要体现了以下优点：

①可以稳定地提高焊件的焊接质量。

②提高企业的劳动生产率。

③改善了工人的劳动强度，可替代人类在恶劣环境下工作。

④降低了工人操作技术的要求。

⑤缩短了产品改型换代的准备周期，减少了设备投资。

2.搬运机器人

搬运机器人（见图1-38）是可以进行自动搬运作业的工业机器人。最早的搬运机器人是1960年美国设计的Versatran和Unimate。搬运时机器人末端夹具设备握持工件，将工件从一个加工位置移动到另一个加工位置。目前世界上使用的搬运机器人超过10万台，广泛应用于机床上下料、压力机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱搬运等场合。

搬运机器人又可以分为用于移动的搬运小车（AGV），用于码垛的码垛机器人，用于分解的分解机器人，用于机床上下料的上下料机器人等。其主要作用就是实现产品、物料或工具的搬运，主要优点如下：

①提高生产率，一天可以24h无间断工作。

②改善工人劳动条件，可在无害环境下工作。

③降低工人劳动强度，减少人工成本。

④缩短了产品改型换代的准备周期，减少相应的设备投资。

⑤可实现工厂自动化、无人化生产。

3.装配机器人

装配机器人（见图1-39）是专门为装配而设计的机器人。常用的装配机器人主要完成生产线上一些零件的装配或拆卸工作。从结构上分，主要有PUMA机器人（可编程通用装配操作手）和SCARA机器人（水平多关节机器人）两种类型。

PUMA机器人是美国Unimation公司于1977年研制的由计算机控制的多关节装配机器人。它一般有5～6个自由度，可以实现腰、肩、肘的回转和手腕的弯曲、旋转和扭转等功能。

SCARA机器人是一种特殊的柱面坐标工业机器人，它有三个旋转关节，其轴面相互平行，在平面内进行定位和定向，另一个关节是移动关节，用于完成末端件在垂直方向上的运动。与一般的工业机器人相比，装配机器人具有精度高、柔韧性好、工作空间小、能与其他应用系统配套实用等特点。在工业生产中使用装配机器人可以保证产品质量，降低成本，提高生产自动化水平。

4.喷涂机器人

喷涂机器人（见图1-40）是可以自动喷涂或者喷涂其他涂料的工业机器人，1969年由挪威Trallfa公司发明。喷涂机器人主要由机器人本体、计算机和相应的控制系统组成。液压驱动的喷涂机器人还包括液压传动装置，如油泵、油箱和电动机等。喷涂机器人多采用五自由度或六自由度关节式结构，手臂有较大的工作空间，并可做复杂的轨迹运动。其腕部有2～3个自由度，可灵活运动。较先进的喷涂机器人腕部采用柔韧手腕，既可向各个方向弯曲，又可转动，其动作类似人的手腕，能够通过较小的孔伸入工件内部，喷涂其内表面。

喷涂机器人的优点有柔性大，工作空间大；可提高喷涂质量和材料利用率；易于操作和维护；设备利用率高等。