隨著中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用已經(jīng)深入到汽車生產(chǎn)線及零部件生產(chǎn)制造的各個(gè)領(lǐng)域，可能大家首先想到的是工業(yè)機(jī)器人對汽車制造質(zhì)量的可靠性保障和高生產(chǎn)效率。毫無疑問，質(zhì)量和效率確實(shí)是工業(yè)機(jī)器人得到廣泛應(yīng)用的優(yōu)勢所在。

　　如果我們換個(gè)角度來思考，汽車及零部件廠何以能夠得到持久穩(wěn)定的生存和突飛猛進(jìn)的發(fā)展，我們就必須考慮到汽車的市場需求導(dǎo)向，市場需求的變化意味著新車型的誕生，汽車只有不斷地更新?lián)Q代，才能滿足各種不同需求和趣味取向的消費(fèi)群體，新車型的生產(chǎn)制造就意味著汽車及其零部件廠對原有生產(chǎn)制造設(shè)備的追加或調(diào)整，如此一來，就對制造設(shè)備提出了“柔性制造”的要求。本文重點(diǎn)圍繞“柔性制造”來分析工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用系統(tǒng)的再開發(fā)問題。

　　機(jī)器人如何實(shí)現(xiàn)“柔性制造”

　　工業(yè)機(jī)器人自身就是“柔性制造”設(shè)備的典型代表，體現(xiàn)在：

　　1.同一臺機(jī)器人可以同時(shí)具備不同工件對應(yīng)的作業(yè)程序，從而滿足多種產(chǎn)品混流生產(chǎn)的需要。

　　2.機(jī)器人可以借助輔助工具輕松實(shí)現(xiàn)作業(yè)工具或用途的更換。在焊接機(jī)器人系統(tǒng)中，我們常見的有多個(gè)點(diǎn)焊鉗的切換、焊接方法的切換等。

　　3.為了滿足生產(chǎn)需要，機(jī)器人的作業(yè)功能可以方便地追加。

　　除了機(jī)器人自身“柔性制造”特點(diǎn)的支持，機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案也直接影響著機(jī)器人的“柔性”的特點(diǎn)。

　　1.利用機(jī)器人作業(yè)程序的可操作性，可以靈活實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的工序策劃，可以在一個(gè)完整的機(jī)器人工作站內(nèi)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的全流程，也可以由多個(gè)機(jī)器人工作站聯(lián)合完成產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的全流程。通常，比較復(fù)雜的部件，如汽車的車橋和排氣系統(tǒng)的生產(chǎn)制造，都不是一個(gè)單一的單作業(yè)用途的機(jī)器人工作站所能勝任的，對于一個(gè)全新的機(jī)器人策劃方案而言，機(jī)器人系統(tǒng)制造商的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和機(jī)器人應(yīng)用功能軟件的支持直接決定著產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)過程的合理性、實(shí)效性、可操作性。

　　2.機(jī)器人系統(tǒng)組成設(shè)備的設(shè)計(jì)上也要突出“柔性”。機(jī)器人工作對象更換時(shí)，如何以最少的追加投入、在最短的時(shí)間內(nèi)開始新品的生產(chǎn)，是機(jī)器人用戶必須考慮的問題。在這個(gè)環(huán)節(jié)，比較優(yōu)越的設(shè)計(jì)可以為以后機(jī)器人的再開發(fā)利用創(chuàng)造有利條件，改造周期也會大大縮短。近幾年，首鋼莫托曼機(jī)器人有限公司（以下簡稱“首鋼莫托曼”）在這方面做了大量的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)工作，已形成比較成熟的技術(shù)，讓很多客戶受益匪淺。

　　3.機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)備的配備上也要突出“柔性”。對于一個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)而言，設(shè)備的增加無疑會造成投資者的一次性投資成本增加，具體配備什么、不配備什么，我覺得可以從三方面靈活取舍：

　　（1）產(chǎn)品的特點(diǎn)。產(chǎn)品的更新如果不會帶來產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式大的變化，在設(shè)備配備上可以按當(dāng)前產(chǎn)品進(jìn)行針對性的配置。

　　（2）有無可能發(fā)生工作對象的變更，有無可能發(fā)生機(jī)器人用途的變更。對于后兩種情況就要考慮以后設(shè)備改造所必須的配置，配置的額外投入暫時(shí)體現(xiàn)了成本的增加，但在以后的改造中可以有效地縮短改造周期，并大大地減少再投入費(fèi)用。

　　（3）產(chǎn)量增加的可能性同樣也要加以考慮。增產(chǎn)改造某種意義上對機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案存在著制約，合理的設(shè)計(jì)方案會提供合理的系統(tǒng)改造方案。

　　機(jī)器人系統(tǒng)改造主要表現(xiàn)形式

　　工業(yè)機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)依據(jù)除了機(jī)器人本身所具備的功能及技術(shù)參數(shù)外，用戶的需求也是至關(guān)重要的。作為機(jī)器人系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，我們要做的是把用戶對機(jī)器人系統(tǒng)的功能性、企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)綱領(lǐng)或其他特別要求轉(zhuǎn)化為對應(yīng)的設(shè)備或功能實(shí)現(xiàn)程序，也就是說，我們所選用的設(shè)備要與用戶的要求一一對應(yīng)。

　　對于機(jī)器人系統(tǒng)的再開發(fā)改造而言，我們要面對同樣的問題，但其中的難度要比一個(gè)新的機(jī)器人系統(tǒng)的集成大得多，這是因?yàn)楝F(xiàn)有的資源未必是人們所擅長的，現(xiàn)場安裝位置的局限性會增加追加設(shè)備的安裝難度，諸如此類的問題都可能讓系統(tǒng)改造商感到頭疼。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)的成功改造，系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)起著關(guān)鍵性的作用。

　　通常，機(jī)器人系統(tǒng)改造的主要表現(xiàn)形式有：

　　1.部分功能的追加：這是比較簡單的機(jī)器人系統(tǒng)再開發(fā)形式，我們不需要對整個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，只需要追加相應(yīng)的功能模塊，就可輕松地實(shí)現(xiàn)。比如在1999年，首鋼莫托曼成功地將上海匯眾公司一個(gè)雙機(jī)（兩臺機(jī)器人）獨(dú)立焊接的機(jī)器人工作站改造成了雙機(jī)能夠協(xié)調(diào)作業(yè)的焊接系統(tǒng)，提高了焊接效率和焊接質(zhì)量。

　　2.部分設(shè)備的追加或改造：這是比較常見的改造形式，根據(jù)改造的要求，所追加的設(shè)備和功能模塊也各不相同。比如，機(jī)器人的作業(yè)工位數(shù)量增加、機(jī)器人外部軸（變位機(jī)或機(jī)器人走行機(jī)）的追加、產(chǎn)品換型后夾具的追加、機(jī)器人作業(yè)功能的追加等。這種形式的改造工作量與初始機(jī)器人工作站的系統(tǒng)設(shè)計(jì)形式及配置有非常密切的關(guān)系，上文所提到的設(shè)計(jì)或配備上的“柔性”在此就可以得到明顯的體現(xiàn)，設(shè)計(jì)或設(shè)備配備上預(yù)留得合理，就為機(jī)器人的改造再開發(fā)提供了比較方便的條件。

　　3.整體設(shè)備的改造：這種形式的改造實(shí)際是利用原有的設(shè)備資源，根據(jù)新的作業(yè)要求而進(jìn)行的重新設(shè)計(jì)，在系統(tǒng)布局、安裝形式、設(shè)備組成或功能方面都有不同程度的調(diào)整。

　　機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)的改造實(shí)例分析

　　圖1是首鋼莫托曼承接的某汽車工廠內(nèi)工件的上下片沖壓件疊合壓邊工作系統(tǒng)。

　　圖1改造前的機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)布置圖

　　在這個(gè)系統(tǒng)中，兩臺機(jī)器人承擔(dān)著工件的搬運(yùn)工作。從工藝上講，該工序的后道工序?yàn)閷哼吅蟮墓ぜ陌呥M(jìn)行點(diǎn)焊，以加強(qiáng)兩層沖壓件的扣合強(qiáng)度。由于機(jī)器人的搬運(yùn)節(jié)拍比較短，而壓邊機(jī)的工作節(jié)拍比較長，機(jī)器人的待機(jī)時(shí)間比較長，其效率不能得到很好的發(fā)揮。對這個(gè)系統(tǒng)改造的目的就是要充分利用輸出側(cè)機(jī)器人的待機(jī)時(shí)間，為其增加點(diǎn)焊用途。輸出側(cè)機(jī)器人周邊設(shè)備的布置狀況如圖2所示。

　　圖2輸出側(cè)機(jī)器人作業(yè)區(qū)改造布置圖

　　1.工藝流程改變

　　改造前的工藝流程如圖3所示，改造后的工藝流程如圖4所示。

　　 圖3改造前的工藝流程

　　圖4改造后的工藝流程

　　2.功能得到擴(kuò)展

　　機(jī)器人在這個(gè)作業(yè)系統(tǒng)中的功能由單一的搬運(yùn)功能，變成了搬運(yùn)與點(diǎn)焊的雙重功能。事實(shí)上，就點(diǎn)焊工藝而言，由于該工件的特殊性要求在工件的外表面上不允許出現(xiàn)由加壓力和電阻熱造成的熱壓痕，所以這種點(diǎn)焊工藝有其很強(qiáng)的特殊性，點(diǎn)焊功能的追加實(shí)際上是一種特殊的點(diǎn)焊工藝的追加，為這個(gè)系統(tǒng)的改造帶來了難度。

　　3.電氣控制系統(tǒng)的改造

　　機(jī)器人作業(yè)系統(tǒng)組成設(shè)備的追加，并且由于這個(gè)系統(tǒng)是整個(gè)工位中局部的改變，電氣控制系統(tǒng)必須在保持原有控制原理的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造，并且也要加入新功能的控制。

　　4.改造系統(tǒng)的安裝及調(diào)試

　　對于機(jī)器人系統(tǒng)的改造，在安裝調(diào)試施工方面一般都存在比較大的難度，就此系統(tǒng)改造而言，主要體現(xiàn)在：

　　（1）在改造施工之前，設(shè)備一直處于正常運(yùn)行狀態(tài)，改造過程中一切任務(wù)都只能停留在計(jì)劃中。

　　（2）在執(zhí)行安裝調(diào)試后，設(shè)備必須立即恢復(fù)到正常運(yùn)行狀態(tài)，這是汽車廠的生產(chǎn)綱領(lǐng)對施工提出的基本要求。

　　（3）由于工期有限，從設(shè)備進(jìn)廠、到安裝調(diào)試、再到試運(yùn)行，每個(gè)步驟都必須有周密的進(jìn)度計(jì)劃，否則很難達(dá)到用戶的生產(chǎn)要求。

　　結(jié)語

　　通過上文對機(jī)器人系統(tǒng)改造各方面的分析，我們不難看出，它的成功與否完全依賴于系統(tǒng)改造商的系統(tǒng)集成能力和機(jī)器人的技術(shù)水平。首鋼莫托曼在承接新工程的同時(shí)，也成功完成了多個(gè)機(jī)器人系統(tǒng)的改造工程，在這個(gè)發(fā)展領(lǐng)域，積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，貫徹了“用戶至上，提供一流服務(wù)”的理念。