机器人在汽车制造行业应用的成功案例分析

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    从20世纪70年代末到80年代初开始，全球机器人在汽车行业的应用和发展一直呈现稳步上升态势。车用机器人每年以超过1%的速度增长。据调查，2006 年全球车用机器人年度装置量约九万台，市值约30 亿美元，相关应用系统总市值达100亿美元。由此可见，车用机器人的研究和应用是今后汽车行业发展的重要战略之一。近年来，我国在这方面也取得了一些成绩，尤其在机器人应用方面有了很大发展。以下我们来看几个机器人在汽车制造行业应用的成功案例。
一：机器人自动涂胶在国内汽车灯具行业的成功应用
    2002年北京机械工业自动化研究所与天津市某汽车灯厂签订合作协议，承担了“车灯机器人自动涂胶工作站工程” 的研制任务。该项目在自动化所科研人员与用户技术人员的努力工作和通力协作下，取得了圆满成功；它的成功应用是我国汽车灯具工业实现向规模化、自动化、高效化发展的良好开端，在国内汽车灯具行业产生了巨大反响。本项目采用ABB 公司IRB1400 型6 自由度交流伺服机器人和美国Graco 公司BRLLDOG25 ：1输胶设备系统，进行总体设计和系统集成，组成完整的自动涂胶工作站。
    车灯机器人自动涂胶工作站的应用成功，给用户带来的经济效益是非常明显的。首先，大大提高了劳动生产率。以前人工生产效率是1.2min/ 件，采用自动涂胶工作站以后，生产效率提高到14s/ 件；其次,产品质量得到了大幅度的提高，由人工生产的产品合格率不足60%,提高到现在的99% 以上,同时节省了因人工生产的不合格产品的返修费用;另外，自动涂胶比人工作业要节省用胶达20%以上，若按年需硅胶3000加仑计算，每加仑胶的费用是700 元人民币，这样一年光硅胶一项就为用户节约资金达42 万元。

二：机器人在汽车净化器壳体柔性化焊接中的应用
现在广泛应用的焊接机器人都属于第一代工业机器人, 它的基本原理是示教再现。由于机器人的示教再现功能表现为焊接机器人完成一项焊接任务, 只需一次示教, 即可精确地再现示教的动作, 如要机器人去做另一项工作, 无需改变任何硬件, 只需再做一次示教即可, 因此, 在一条焊接机器人生产线上, 可自动生产若干种焊件, 焊接机器人对生产条件的适应性很强。焊接机器人是一种可编程的柔性自动化设备, 灵活性很强, 尤为显著的是能在狭窄的空间作业的具有6个自由度的机器人, 在汽车制造行业倍受瞩目。图1所示为某主流品牌焊接机器人, 其主要特点如下: 动作高速、平滑与其他同类型机器人相比, 最高速度高, 加速度大, 因此缩短了空走间和循环时间, 提高了生产率；动作范围广由于采用了独立关节构造, 动作范围大, 最大伸展距离为1 360 mm, 水平行程范围为1 017 mm,同时由于采用了偏置手腕构造, 更容易接近焊接工件, 焊枪的旋转角度增大, 因此扩大了焊接工件时的动作范围；体积小、节省空间在设计上采用了不需选择设置场所的紧凑化设计, 在旋转轴上采用中空减速机, 减小了设置空间；控制性能优异、操作性强控制器主CPU与演算CPU的独立化, 保证了更平滑的高速运动, 确保了轨迹的高精度;而且内存使用FLASH存储器, 大大提高了存储容量。
目前该型机器人在工业焊接, 尤其是在汽车制造业中得到了越来越广泛的应用。汽车净化器外壳采用Q235低碳钢板,经剪切、成型夹紧、定位、焊接、热浸渗镀铝等工艺制成。低碳钢板渗铝工艺可取代不锈钢, 并可长期在900 ℃高温以下使用而不损坏, 原材料成本低。净化器壳体由冲压件经点焊和弧焊完成, 其上、下壳体接口由直线焊缝及两端法兰环焊缝组成。本工作站采用了2个焊接工位的机器人焊接系统, 首先将净化器摆放在工装上, 通过工作台的浮动支撑、辅助支撑及夹具进行定位及夹紧, 由焊接机器人、变位器以及与之匹配的周边设施相互准确地配合完成整个净化器工序所含各焊接部位的焊接。生产中也可根据设备利用率采用人工点焊后再由机器人自动完成缝焊的焊接工艺。
经过几个案例分析可见，车用机器人产业的发展前景广阔。同时，车用机器人也是未来汽车制造等行业发展的战略选择。有关专家称，要实现这一战略，就必须使机器人研制和制造紧密结合起来，通过政策性引导和扶持一些机器人专业生产企业。还必须有选择性地进行一些技术攻关。对一些已经掌握的核心技术要进行很好地知识产权保护，对一些还没有掌握的关键技术要进行引进、消化和再创新。要加强共性技术的研发，重点突出以智能化为核心的新型机器人机构、模块化设计、机器视觉、模式识别、离线编程和系统集成等关键应用技术的研发。

参考资料：北京机械工业自动化研究所郭典存，赵迩冬

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