隨著中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，工業(yè)機器人的應用已經深入到汽車生產線及零部件生產制造的各個領域，可能大家首先想到的是工業(yè)機器人對汽車制造質量的可靠性保障和高生產效率。毫無疑問，質量和效率確實是工業(yè)機器人得到廣泛應用的優(yōu)勢所在。

　　如果我們換個角度來思考，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的發(fā)展，我們就必須考慮到汽車的市場需求導向，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換代，才能滿足各種不同需求和趣味取向的消費群體，新車型的生產制造就意味著汽車及其零部件廠對原有生產制造設備的追加或調整，如此一來，就對制造設備提出了“柔性制造”的要求。本文重點圍繞“柔性制造”來分析工業(yè)機器人應用系統的再開發(fā)問題。

　　機器人如何實現“柔性制造”

　　工業(yè)機器人自身就是“柔性制造”設備的典型代表，體現在：

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

　　2.機器人可以借助輔助工具輕松實現作業(yè)工具或用途的更換。在焊接機器人系統中，我們常見的有多個點焊鉗的切換、焊接方法的切換等。

　　3.為了滿足生產需要，機器人的作業(yè)功能可以方便地追加。

　　除了機器人自身“柔性制造”特點的支持，機器人作業(yè)系統的設計方案也直接影響著機器人的“柔性”的特點。

　　1.利用機器人作業(yè)程序的可操作性，可以靈活實現產品實現的工序策劃，可以在一個完整的機器人工作站內實現產品的全流程，也可以由多個機器人工作站聯合完成產品實現的全流程。通常，比較復雜的部件，如汽車的車橋和排氣系統的生產制造，都不是一個單一的單作業(yè)用途的機器人工作站所能勝任的，對于一個全新的機器人策劃方案而言，機器人系統制造商的設計經驗和機器人應用功能軟件的支持直接決定著產品實現過程的合理性、實效性、可操作性。

　　2.機器人系統組成設備的設計上也要突出“柔性”。機器人工作對象更換時，如何以最少的追加投入、在最短的時間內開始新品的生產，是機器人用戶必須考慮的問題。在這個環(huán)節(jié)，比較優(yōu)越的設計可以為以后機器人的再開發(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準化設計工作，已形成比較成熟的技術，讓很多客戶受益匪淺。

　　3.機器人系統設備的配備上也要突出“柔性”。對于一個機器人系統而言，設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：

　?。?）產品的特點。產品的更新如果不會帶來產品結構形式大的變化，在設備配備上可以按當前產品進行針對性的配置。

　?。?）有無可能發(fā)生工作對象的變更，有無可能發(fā)生機器人用途的變更。對于后兩種情況就要考慮以后設備改造所必須的配置，配置的額外投入暫時體現了成本的增加，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用。

　?。?）產量增加的可能性同樣也要加以考慮。增產改造某種意義上對機器人系統的設計方案存在著制約，合理的設計方案會提供合理的系統改造方案。

　　機器人系統改造主要表現形式

　　工業(yè)機器人系統的設計依據除了機器人本身所具備的功能及技術參數外，用戶的需求也是至關重要的。作為機器人系統的設計者，我們要做的是把用戶對機器人系統的功能性、企業(yè)標準、生產綱領或其他特別要求轉化為對應的設備或功能實現程序，也就是說，我們所選用的設備要與用戶的要求一一對應。

　　對于機器人系統的再開發(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新的機器人系統的集成大得多，這是因為現有的資源未必是人們所擅長的，現場安裝位置的局限性會增加追加設備的安裝難度，諸如此類的問題都可能讓系統改造商感到頭疼。為了實現機器人系統的成功改造，系統改造設計者的經驗起著關鍵性的作用。

　　通常，機器人系統改造的主要表現形式有：

　　1.部分功能的追加：這是比較簡單的機器人系統再開發(fā)形式，我們不需要對整個機器人系統進行調整，只需要追加相應的功能模塊，就可輕松地實現。比如在1999年，首鋼莫托曼成功地將上海匯眾公司一個雙機（兩臺機器人）獨立焊接的機器人工作站改造成了雙機能夠協調作業(yè)的焊接系統，提高了焊接效率和焊接質量。

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

　　3.整體設備的改造：這種形式的改造實際是利用原有的設備資源，根據新的作業(yè)要求而進行的重新設計，在系統布局、安裝形式、設備組成或功能方面都有不同程度的調整。

　　機器人作業(yè)系統的改造實例分析

　　圖1是首鋼莫托曼承接的某汽車工廠內工件的上下片沖壓件疊合壓邊工作系統。

　　圖1改造前的機器人作業(yè)系統布置圖

　　在這個系統中，兩臺機器人承擔著工件的搬運工作。從工藝上講，該工序的后道工序為對壓邊后的工件的包邊進行點焊，以加強兩層沖壓件的扣合強度。由于機器人的搬運節(jié)拍比較短，而壓邊機的工作節(jié)拍比較長，機器人的待機時間比較長，其效率不能得到很好的發(fā)揮。對這個系統改造的目的就是要充分利用輸出側機器人的待機時間，為其增加點焊用途。輸出側機器人周邊設備的布置狀況如圖2所示。

　　圖2輸出側機器人作業(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.功能得到擴展

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

　　3.電氣控制系統的改造

　　機器人作業(yè)系統組成設備的追加，并且由于這個系統是整個工位中局部的改變，電氣控制系統必須在保持原有控制原理的基礎上進行改造，并且也要加入新功能的控制。

　　4.改造系統的安裝及調試

　　對于機器人系統的改造，在安裝調試施工方面一般都存在比較大的難度，就此系統改造而言，主要體現在：

　?。?）在改造施工之前，設備一直處于正常運行狀態(tài)，改造過程中一切任務都只能停留在計劃中。

　　（2）在執(zhí)行安裝調試后，設備必須立即恢復到正常運行狀態(tài)，這是汽車廠的生產綱領對施工提出的基本要求。

　?。?）由于工期有限，從設備進廠、到安裝調試、再到試運行，每個步驟都必須有周密的進度計劃，否則很難達到用戶的生產要求。

　　結語

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