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從20世紀70年代末到80年代初開始，全球機器人在汽車行業(yè)的應用和發(fā)展一直呈現(xiàn)穩(wěn)步上升態(tài)勢。車用機器人每年以超過1%的速度增長。據(jù)調查，2006 年全球車用機器人年度裝置量約九萬臺，市值約30 億美元，相關應用系統(tǒng)總市值達100億美元。由此可見，車用機器人的研究和應用是今后汽車行業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略之一。近年來，我國在這方面也取得了一些成績，尤其在機器人應用方面有了很大發(fā)展。以下我們來看幾個機器人在汽車制造行業(yè)應用的成功案例。
一：機器人自動涂膠在國內汽車燈具行業(yè)的成功應用
2002年北京機械工業(yè)自動化研究所與天津市某汽車燈廠簽訂合作協(xié)議，承擔了“車燈機器人自動涂膠工作站工程” 的研制任務。該項目在自動化所科研人員與用戶技術人員的努力工作和通力協(xié)作下，取得了圓滿成功；它的成功應用是我國汽車燈具工業(yè)實現(xiàn)向規(guī)模化、自動化、高效化發(fā)展的良好開端，在國內汽車燈具行業(yè)產(chǎn)生了巨大反響。本項目采用ABB 公司IRB1400 型6 自由度交流伺服機器人和美國Graco 公司BRLLDOG25 ：1輸膠設備系統(tǒng)，進行總體設計和系統(tǒng)集成，組成完整的自動涂膠工作站。
車燈機器人自動涂膠工作站的應用成功，給用戶帶來的經(jīng)濟效益是非常明顯的。首先，大大提高了勞動生產(chǎn)率。以前人工生產(chǎn)效率是1.2min/ 件，采用自動涂膠工作站以后，生產(chǎn)效率提高到14s/ 件；其次,產(chǎn)品質量得到了大幅度的提高，由人工生產(chǎn)的產(chǎn)品合格率不足60%,提高到現(xiàn)在的99% 以上,同時節(jié)省了因人工生產(chǎn)的不合格產(chǎn)品的返修費用;另外，自動涂膠比人工作業(yè)要節(jié)省用膠達20%以上，若按年需硅膠3000加侖計算，每加侖膠的費用是700 元人民幣，這樣一年光硅膠一項就為用戶節(jié)約資金達42 萬元。
二：機器人在汽車凈化器殼體柔性化焊接中的應用
現(xiàn)在廣泛應用的焊接機器人都屬于第一代工業(yè)機器人, 它的基本原理是示教再現(xiàn)。由于機器人的示教再現(xiàn)功能表現(xiàn)為焊接機器人完成一項焊接任務, 只需一次示教, 即可精確地再
現(xiàn)示教的動作, 如要機器人去做另一項工作, 無需改變任何硬件, 只需再做一次示教即可, 因此, 在一條焊接機器人生產(chǎn)線上, 可自動生產(chǎn)若干種焊件, 焊接機器人對生產(chǎn)條件的適應性很強。焊接機器人是一種可編程的柔性自動化設備, 靈活性很強, 尤為顯著的是能在狹窄的空間作業(yè)的具有6個自由度的機器人, 在汽車制造行業(yè)倍受矚目。圖1所示為某主流品牌焊接機器人, 其主要特點如下: 動作高速、平滑與其他同類型機器人相比, 最高速度高, 加速度大, 因此縮短了空走間和循環(huán)時間, 提高了生產(chǎn)率；動作范圍廣由于采用了獨立關節(jié)構造, 動作范圍大, 最大伸展距離為1 360 mm, 水平行程范圍為1 017 mm,同時由于采用了偏置手腕構造, 更容易接近焊接工件, 焊槍的旋轉角度增大, 因此擴大了焊接工件時的動作范圍；體積小、節(jié)省空間在設計上采用了不需選擇設置場所的緊湊化設計, 在旋轉軸上采用中空減速機, 減小了設置空間；控制性能優(yōu)異、操作性強控制器主CPU與演算CPU的獨立化, 保證了更平滑的高速運動, 確保了軌跡的高精度;而且內存使用FLASH存儲器, 大大提高了存儲容量。
目前該型機器人在工業(yè)焊接, 尤其是在汽車制造業(yè)中得到了越來越廣泛的應用。汽車凈化器外殼采用Q235低碳鋼板,經(jīng)剪切、成型夾緊、定位、焊接、熱浸滲鍍鋁等工藝制成。低碳鋼板滲鋁工藝可取代不銹鋼, 并可長期在900 ℃高溫以下使用而不損壞, 原材料成本低。凈化器殼體由沖壓件經(jīng)點焊和弧焊完成, 其上、下殼體接口由直線焊縫及兩端法蘭環(huán)焊縫組成。本工作站采用了2個焊接工位的機器人焊接系統(tǒng), 首先將凈化器擺放在工裝上, 通過工作臺的浮動支撐、輔助支撐及夾具進行定位及夾緊, 由焊接機器人、變位器以及與之匹配的周邊設施相互準確地配合完成整個凈化器工序所含各焊接部位的焊接。生產(chǎn)中也可根據(jù)設備利用率采用人工點焊后再由機器人自動完成縫焊的焊接工藝。
經(jīng)過幾個案例分析可見，車用機器人產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景廣闊。同時，車用機器人也是未來汽車制造等行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略選擇。有關專家稱，要實現(xiàn)這一戰(zhàn)略，就必須使機器人研制和制造緊密結合起來，通過政策性引導和扶持一些機器人專業(yè)生產(chǎn)企業(yè)。還必須有選擇性地進行一些技術攻關。對一些已經(jīng)掌握的核心技術要進行很好地知識產(chǎn)權保護，對一些還沒有掌握的關鍵技術要進行引進、消化和再創(chuàng)新。要加強共性技術的研發(fā)，重點突出以智能化為核心的新型機器人機構、模塊化設計、機器視覺、模式識別、離線編程和系統(tǒng)集成等關鍵應用技術的研發(fā)。
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