工业机器人在汽车制造业中的应用与发展可行性报告.docx
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工业机器人在汽车制造业中的应用与发展可行性报告
工业机器人在汽车制造业中的应用与发展可行性报告
摘要：
2
引言：
2
1.工业机器人概述3
1.1什么是工业机器人3
1.2工业机器人在国内外的发展历程3
1.2.1国外工业机器人的发展史3
1.2.2中国工业机器人的发展经历了三个阶段：
4
1.3.工业机器人在汽车产业中广泛应用的意义4
1.3.1可以极大地提高劳动生产率4
1.3.2可以实现劳动作业省力化4
1.3.3可以提高企业的市场竞争力5
1.3.4可以扩大就业机会，提高技术创新能力5
2．工业机器人在国内外的发展现状5
2.1国外工业机器人的发展现状5
2.1.1日本的工业机器人6
2.1.2欧洲的工业机器人。
6
2.1.3北美的工业机器人。
6
2.2中国工业机器人现状7
3.工业机器人在汽车领域中的应用7
3．1焊接作业。
7
3.1.1焊接机器人的定义8
3.1.2焊接机器人的种类8
3.1.3焊接机器人的特点8
3.1.4焊接在汽车工业的应用8
3．2组装作业。
9
3.2.1装配机器人的定义9
3.2.2装配机器人的组成9
3.2.3装配机器人应用的意义9
3．3喷涂作业。
10
3.3.1喷涂机器人的特点10
3.3.2喷涂机器人的分类10
3.3.3喷涂机器人的应用意义11
3．4搬运作业。
11
3.4.1搬运机器人的定义11
3.4.2搬运机器人的应用领域11
3.4.3搬运机器人的影响11
4.工业机器人的发展趋势11
4.1高级智能化11
4.2结构一体化12
4.3应用广泛化12
4.4产品微型化12
4.5组件、构件通用化、标准化和模块化12
4.6高精度、高可靠性12
5.结束语13
摘要：
自工业革命以来，制造业迅猛发展，给社会带来巨大的进步，在国民经济中具有不可动摇的位置。
尤其是工业机器人的出现，使得生产效率大幅度提高，而且节省大量的劳动力，随着汽车工业的迅猛发展，机器人在先进汽车制造中的重要性也越来越凸显，工业机器人在汽车工业成长中起重大作用。
随着工业机器人的广泛应用，在汽车工业中使用的工业机器人数量也越来越多。
资料显示，到2010年60%以上的工业机器人被应用到了汽车工业中，汽车生产效率不断提高，汽车工业有了突飞猛进的发展。
使通过综合的分析了解，更好的认识工业机器人在汽车业中各个环节的应用，使得工业机器人能得到健康的发展。
关键字：
工业机器人；汽车业；应用；发展。
引言：
随着20世纪80年代汽车工业的蓬勃发展。
工业机器人被广泛的应用到了汽车工业的各个环节中。
现阶段全球至少一百八十万台工业机器人．且每年新增加工业机器人的数量不低于九万三千台。
以汽车制造业为主的制造业发展促进了工业机器人的发展。
汽车制造业属于技术、资金密集型产业，也是工业机器人应用最广泛的行业。
在我国，工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业，主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。
2000年开始，受国家宏观政策调控及居民消费水平提高的影响，我国汽车工业进入了一个高速增长期。
面对这种局面，国际汽车巨头纷纷进入中国市场并与我国企业合资设厂或扩大原有生产规模，国内企业也纷纷转型或加大对汽车行业的投资，整个行业增产扩能增加了对工业机器人需求。
据不完全统计，最近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业的，海关进出口增长数据与汽车行业增长数据具有较高的相关度。
可知，汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。
1.工业机器人概述
1.1工业机器人的定义
20世纪中期，随着计算机、自动化技术和原子能技术的发展，现代机器人开始在美国得到研究和发展，使工业机器人在工业生产中得以广泛使用。
工业机器人是一种能自动控制、可重复编程多功能、多自由度的操作机。
它们通常配有机械手、刀具或其它可装配的加工工具，能够搬运材料、工件，完成各种作业是一种柔性自动化设备。
1.2工业机器人在国内外的发展历程
1.2.1国外工业机器人的发展史
现代工业机器人是在20世纪40年代开始发展起来的，从技术上说，工业机器人的发展过程可分为三代，
第一代为示教再现型机器人，是美国Unination公司成功研制的，它具有记忆存储能力。
（如图1）它主要由机器手控制器和示教盒组成，可按预先引导动作记录下信息重复再现执行，控制功能简单。
但系统却很庞大，操作起来比较复杂，精度和可靠性也不高，因此机器人仅能完成一些简单的顺序作业，机器人的维护量非常大，寿命也不长。
图1.世界上第一台机器人
第二代为感觉型机器人,包括力觉、触觉、触觉、视觉等,它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力。
随着微电子技术的发展，特别是随着微处理器的出现，计算能力和存储能力的扩大，使机器人能实现一些比较复杂的控制算法，因此大大提高了机器人的控制精度和作业能力。
此外由于机器人的通讯能力的增强，使得机器人由过去的单台独立工作，变成可以多台机器人同时作业，甚至形成一条多台机器人组成的机器人生产线，大大拓展了机器人的应用领域。
图2是一条点焊机器人组成的汽车焊接生产线。
第三代为智能型机器人，以感觉为基础，以人工智能为特征，具有逻辑判断和局部自主功能的机器人。
它具有感知和理解外部环境的能力，在工作环境改变的情况下，也能够成功地完成任务，它尚处于实验研究阶段。
图3为GE公司生产的智能安装机器人。
1.2.2中国工业机器人的发展经历了三个阶段：
我国研究机器人的起步晚，大概在20世纪70年代，经过30多年的探索，我国的工业机器人自动化技术取得了长足的发展，但是与世界发达国家相比，还有不小的差距；机器人应用工程起步也较晚，应用领域窄，生产线系统技术落后。
随着我国制造业－尤其是汽车行业的发展，对工业机器人的需求日益增长，工业机器人的拥有量远远不能满足需求量。
尤其是基础零部件和元器件生产和制造、机器人可靠性以及成本等问题，都存在很多问题。
尤其在大负载工业机器人方面，不仅产品长期大量依靠从国外引进，在维护、更新改造方面对国外的依赖也相当严重。
第一阶段是20世纪70年代，为了跟踪国际机器人技术的发展，当时北京自动化研究所和沈阳自动化研究所相继开展了机器人技术的研究工作，但是由于种种原因机器人技术的研究及应用推广在我国十分缓慢。
直到90年代初，也就研究了150台左右，而且大部分是作为演示用的，不能再生产实践中发挥作用。
第二阶段是国家863计划把机器人技术作为重要的攻关内容，国家教委和国家自然科学基金委员会也都相继资助了一批有关机器人的研究项目。
国内自行研制的工业机器人当中，北京自动化研究所研制的PJ型喷漆机器人（如图4）这是国内自行研制的第一台微型机电液伺服控制，能示教再现，具有五个自由度的关节式机器人可实现手把手连续轨迹示教，自动再现其轨迹运动再现重复精度±２．５ｍｍ（实测达±１．８ｍｍ）它能适应复杂形面多品种喷漆自动化生产的要求，它被应用在北京吉普汽车有限公司车身喷漆生产线上，经一年使用并与引进的挪威ＴＲＡＬＬＦＡ－４００型喷漆机器人比较证明：
ＰＪ－１型机器人的应用效果已达国外八十年代同类机器人水平，它的应用提高了喷漆质量和工作效率，并节省涂料，深受工人欢迎。
ＰＪ－１型机器人比ＴＲＡＬＬＦＡ－４００机器人存储容量大，可适应多品种不同速度喷涂需要，与自动线的同步频率范围宽，能在０℃左右工作，其价格仅为国外同类型机器人的三分之一。
第三阶段是进入21世纪，中国的工业机器人发展进入了一个崭新的阶段，其中最大的特点是以企业为主体，以市场为导向、赢利为目标的机器人产业开发群体正在形成。
随着全球经济的一体化发展，世界制造中心向中国转移的趋势，中国工业机器人的产业会快速的发展起来，特别重要的是研制单位必须和需求紧密结合，让机器人走进工厂，实现真正的产业化。
哈尔滨工业大学和沈阳自动化研究所所研制的120公斤点焊机器人（图5）应用于一汽红旗车身焊装生产线，该机器人具有工作空间大、运动速度快和负荷能力强等特点。
机器人设计结构紧凑，外观宜人，运动平稳快捷，大大地提高了点焊作业的生产率。
图4.PJ型喷漆机器人图5.120公斤点焊机器人
1.3.工业机器人在汽车产业中广泛应用的意义
随着世界经济的发展和经济全球化，国内外的市场竞争将日趋激烈，企业必须走工业全面自动化的道路。
机器人的出现，正是顺应了工业自动化新阶段——柔性化的社会需要，是社会经济发达的必然产物。
机器人的产业化及其广泛应用，必将为社会带来巨大的经济效益，把人类从繁重的体力劳动和有害环境中解放出来。
应用机器人可对社会产生如下的积极影响：
1.3.1可以极大地提高劳动生产率
使用机器人可以提高各行业的自动化水平，它能代替人从事单调、笨重或危险的工作，且不知疲倦，能极大地提高劳动生产率。
如在零件加工过程中采用机器人装卸工件，比人工装卸节省工时，生产率提高。
1.3.2可以实现劳动作业省力化
人类发明机器人的最初目的是为了用其代替人从事有害、危险、艰苦、单调的工作，改善人的劳动条件。
机器人可以不知疲倦地代替人进行搬运、上下料、堆垛、采矿、化工操作等作业，不仅可使人免除重体力劳动，还可免受有害物质的侵害，减少人员伤亡，实现作业省力化。
随着机器人的发展，它还能不断地拓宽人类的活动领域，使人类可以进入到过去想进入而无法进入的地方，如太空、海底等。
1.3.3可以提高企业的市场竞争力
因为机器人具有高度的准确性、可靠性和一致性，因此，工业利用机器人作业，不但产品质量高而稳定，且能有效地降低库存（甚至零库存），从而降低成本；机器人能通宵达旦地工作，生产率极高，再加上机器人具有可编程功能和工作多样性的特点，因而能适应需求多变的市场。
日本之所以能成为世界头号汽车生产大国，其电子工业产品之所以能行销世界，都是与日本大量采用机器人生产分不开的。
1.3.4可以扩大就业机会，提高技术创新能力
机器人工业产业化和广泛应用，不仅可以使体力劳动和熟练工种减少，脑力劳动增加，而且新的工种增多。
因此，机器人部分代替了人的工作后，不但不会造成失业，反而能扩大就业机会。
据统计报导，在20世纪80年代几年中，日本的制造业因应用机器人虽使焊工减少了4.9%，机床操作工减少了2.3%，但电子计算机操作员却增加了4.5%，穿孔机操作员增加了4.6%，软件技术员增加了10.2%，电气技术员增加了7.5%，机器技术员增加了7.0%，社会就业率呈上升趋势。
人类社会最宝贵的资源之一就是人的创造力，劳力密集型的产业不能充分发挥人力资源的创造潜力。
只有充分利用机器人或自动化程度高的机器人代替人，就可以使人类更多地从事创造性研究工作，最大地发挥人的创造力，加快技术创新速度，促进社会发展。
2．工业机器人在国内外的发展现状
2.1国外工业机器人的发展现状
工业机器人是最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。
国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。
现阶段，世界上生产工业机器人较多、技术水平较高的地区有：
日本、欧洲、北美。
其中，日本和欧洲的产品无论从数量还是种类都占据了主导地位。
2.1.1日本的工业机器人
日本在1967年从美国引进第一台机器人,1976年以后，随着微电子的快速发展和市场需求急剧增加，日本当时劳动力显著不足，工业机器人在企业里受到了“救世主”般的欢迎，使其日本工业机器人得到快速发展,现在无论机器人的数量还是机器人的密度都位居世界第一，素有“机器人王国”之称。
如FANUCP-50i是新一代的涂装机器人，是一款紧凑型机器人，针对一般工业喷涂而设计，也适用于晶体涂覆、遮蔽涂覆和涂胶。
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