工业机器人在汽车制造工业中的应用和发展

工业机器人在汽车制造工业中的应用和发展

近年来，工业机器人的快速发展推动汽车制造业实现了高度自动化和高效生产模式，显著促进了我国汽车制造业的高速发展。本文将从应用现状、发展现状及未来趋势三个方面，深入探讨工业机器人在汽车制造领域的应用与发展，旨在为相关领域的研究与实践提供科学参考。

工业机器人在汽车制造中的应用

目前，在汽车制造领域，工业机器人的应用范围极为广泛。常规四大车间（冲压车间、焊装车间、喷涂车间、总装车间）的机器人应用率已超过90%，几乎所有能用机器人的环节均已实现自动化。以成都领克焊装车间为例，2022年新增焊装生产线2条，配套新增机器人30台，用于新车型导入前期的焊装线工位改造。在汽车制造车间，机器人可完成板件抓取搬运、扣合、点焊、螺柱焊、激光焊、搬运、码垛、装配、喷涂、检测等任务，显著提升了四大车间的自动化程度。

焊接

在汽车焊接生产线中，每条生产线由多个小工位组成。焊装车间的四门两盖生产线和下部线、主线均由细分工位构成，每个工位通常配备4-6台机器人协同工作，其中焊接工位应用最为广泛且分布最广。从最初的前底板、后底板和机舱三大件主拼，到中间的A柱、后尾座、侧围、四门两盖，再到最终的天窗形成白车身，点焊和补焊占比近60%。随着机器人焊接新技术的不断进步，其在汽车焊接生产线中的应用日益广泛，功能也逐渐多样化。汽车制造中的车体焊接主要采用点焊与弧焊技术，机器人在PLC控制下自动完成焊接工作，全程无需人工参与。

搬运和码垛

汽车零部件搬运和码垛是制造过程中的关键环节。传统制造中，这些工作主要依赖人工，但汽车零部件体积大且易划伤人体皮肤，人工搬运不仅费时费力，还存在安全隐患且易导致零部件受损。如今，通过应用搬运和码垛工业机器人，这些问题得到有效解决。机器人能够连续工作，具有速度快、安全性高的优势，根据预设程序自动完成搬运和码垛任务。这不仅降低了人工成本和安全风险，还减轻了工作人员的劳动强度。

喷涂

在汽车喷漆与涂胶过程中，工业机器人的优势尤为明显。机器人能够均匀喷洒涂料，降低安全事故风险，同时提升喷漆速度和质量。喷漆主要针对车身表面，而涂胶则用于车身各板件的连接位置。涂胶前需要安装涂胶设备，包括涂胶机、胶桶和胶枪。涂胶机器人根据预设程序对车身连接位置进行涂胶工作。由于汽车制造车间通风条件较差，涂料中的有害气体难以排放，长期暴露其中会对工人健康造成严重危害。而喷涂机器人则能有效避免这一问题。机器人能够根据车身形状选择合适的喷涂工具，按照预设程序进行工作。使用喷涂机器人不仅能保护员工健康安全，还能加快喷涂速度、避免工作失误，提高喷涂效率。

装配

汽车生产过程中，装配环节专门配备了装配机器人。与普通工业机器人相比，汽车装配机器人具有更高的工作精度、更好的工作柔性、更广的工作范围，并能与其他系统配套使用。随着汽车制造业的发展，对装配速度和精度的要求不断提高，单纯依靠人工装配已难以满足生产进度要求。装配机器人主要应用于零部件快速组装。为了确保装配精度，工作人员会将各种类型的传感器（如触觉、视觉传感器）安装至机器人相应位置。机器人借助传感器能够准确识别并抓取所需零部件，将其快速安装于指定位置。工业机器人在汽车装配中的应用确保了精密性、稳定性，显著提高了装配效率。

质检

汽车制造的z后一步是检测环节，检测工业机器人主要用于汽车出厂前的检测工作，包括零部件尺寸检测和分类归档。机器人采用视觉传感和测控模板技术，准确获取汽车图像信息，通过与模型对比，分析零部件实际尺寸与模型间的误差，判断偏差范围，为后续改进提供参数。同时，机器人还会对汽车撞击进行检测，调控速率以实现z小化损伤，确保汽车整体性能的安全可靠性。只有通过检测的汽车才能投放市场，以保证使用安全。

工业机器人在新能源汽车制造阶段中发展的现状

近年来，我国汽车市场需求快速增长，各种类型汽车的销量大幅提升。当前，我国汽车行业正处于快速发展阶段，市场竞争激烈，汽车创新变革日新月异，各类车型琳琅满目，配置更加人性化，制造成本不断降低，这些都对汽车制造行业提出了更高要求。因此，工业机器人在汽车智能制造生产线中得到广泛应用，扮演着装配工、操作工、焊接工等重要角色，主要应用于焊接、涂胶、弧焊、喷涂等环节。

焊接机器人

长期以来，焊接工作主要依靠人工示教，这不仅增加了工人的工作强度，焊接质量也参差不齐，严重依赖个人经验，难以适应汽车制造业的快速发展。焊接机器人则能精准、稳定地实施焊接动作，z大限度减小误差。焊接机器人主要分为点焊和弧焊两类。点焊机器人安装面积小，工作空间大，在工作过程中能够很好地控制焊接点精度，保证焊接节点的质量；弧焊机器人工序较为复杂，包括起弧、焊接、熄弧等步骤，但设定好程序后，这些步骤能够自动完成，实现精准焊接。随着机器学习和控制技术的发展，焊接自动化正向完全自主焊接方向发展，焊接机器人能够利用视觉传感器自主寻找焊缝起点位置、电弧跟踪、自动出送丝等，实现精准焊接。

搬运和码垛机器人

搬运和码垛主要应用于冲压车间和焊装车间。汽车零部件经过冲压设备成型后，由机器人进行搬运，搬运到货架上，然后机器人码垛好一车车零件后通过智能小车发往焊装车间。国内汽车制造厂商大多采用搬运和码垛机器人，其体型与焊接机器人相当，但抓手会根据零部件大小的不同而有所区别，有的需要途中自动更换抓手，因此其配置信号和设备内容往往比较复杂。

喷涂机器人

喷漆机器人一般采用液压驱动，具有动作速度快、防爆性能好等特点，可通过手把手示教。喷漆机器人由于环境等因素影响寿命，相比较焊接、搬运等机器人寿命较短，所以大多厂使用国产机器人，现场工作人员在设定机器人的喷漆程序时对不同车型的参数进行设定，以提高喷漆和均匀度。喷涂机器人具有以下优点：柔性大、工作范围广，高喷涂质量和材料使用率，易于操作和维护、可离线编程，大大缩短现场调试时间，设备利用率高，喷涂机器人的利用率可达90%-95%。

车间应用涂胶机器人进行涂胶作业时会自动识别不同汽车车身的材质和特性，进而自动控制涂胶的形状和厚度，减少涂胶材料的浪费。为了提高车身的密封、防锈蚀性，减轻振动，需要在车身钣金搭接处涂敷密封胶。

装配机器人

汽车智能制造中利用机器人按照既定程序对各项零部件进行组装，使其z终组装成为一个合格的汽车商品。汽车中零部件类型较多，如发动机、仪表盘、空调系统、车门、车身、座椅等，机器人主要依托各类传感器实现识别和区分不同零部件的功能，如视觉传感器、听觉传感器、触觉传感器等，根据机器人工作需求为其安装合适的传感器，才能支撑其完成精准安装的操作。在汽车的装配环节中通过利用多个机器人进行流水线式操作，能显著提高汽车的装配质量和效率，减少人工装配时可能出现的误差，保障驾驶员的行车安全。

检测机器人

目前世界上车身尺寸检测设备相对比较完善（主要有红外线、蓝光、白光等检测系统），而柔性化的检测技术需完善的车身尺寸检测设备，即满足一定移动轨迹的载体方可实现，其中载体应同时具备位置度及重复定位精度要求。具体项目可依据不同需求可选择不同的工装或设备作为载体，而目前以机器人作为载体是符合车身柔性化制造需求的z佳对象。

传统的车身检测方式由于检测周期长且只能对车身进行抽检。而机器人在线检测技术可以实现非接触、快速等检测优点，不仅能够快速反馈车身尺寸信息，而且也可体现出车身尺寸趋势及重要车身尺寸偏差在线预警功能，能够及时为工艺分析改进提供依据，符合未来车身制造自动化、智能化及高节拍的质量需求。

机器人在汽车生产行业的发展趋势

更加智能化

智能化是工业机器人未来发展的重要趋势，云计算和云存储技术在机器人服务方面的应用将越来越广泛。将机器人与云端连接，可以灵活运用数据中心的不同功能。未来，工业机器人编程和示教将变得更加智能，功能更加齐全，不仅可以实现柔性臂、双臂人机协同，而且安全性及交互性更强。这将有利于提升汽车生产、制造过程中的焊接效率，降低误差发生几率，节省人工成本，提高生产效率。工业机器人的智能化将预示着人类能在工业机器人的帮助下，实现更加绿色、智慧的工业生产新阶段。

体积小、精度高

未来的工业机器人将向小型化方向发展，本体更加精致且节省工作空间，同时生产效率也将提高。一般机器人的高度大多不超过人的高度，这在一定程度上增强了机器人工作的灵活性，从而有效提高了汽车的生产效率。

干涉急停

干涉急停功能在未来将得到普及。特别是在工业机器人的手动操作过程中，由于操纵者不熟练引起的碰撞或其他突发状况时有发生。一旦发生碰撞，不仅会造成设备损坏和经济损失，严重时还会危及工人安全。因此，未来工业机器人的发展将逐渐向具有干涉急停能力的方向发展。

结语

随着社会经济水平的不断提高，消费市场持续发展，人们对汽车的需求日益增长，这在很大程度上推动了汽车制造业的发展。当前，我国市场经济体系日益完善，汽车制造业作为国民经济增长的重要力量，发展前景广阔，对工业机器人的需求量也将越来越大。这推动了工业机器人由原来的“机器”逐渐向人进化阶段发展，不仅仅是一种特殊设备，更是在关键环节融入了人的思维，实现了相互补充。同时，将机器人与传感技术相结合，特别是在视觉融合方法，使工业机器人适应环境变化的能力不断增强。随着机器人技术的成熟与发展，在汽车智能制造中的应用范围不断扩大，已经取得了良好的应用效果。目前，机器人在汽车智能制造中主要依托编程技术、仿真技术、通用技术和临床应用技术等多种技术，在汽车零部件搬运、车体焊接、喷漆和涂胶、汽车装配及检测等多个方面代替人工进行操作，不仅显著提高了汽车制造的工作效率，而且提高了汽车产品的制造质量，对促进汽车智能制造行业健康发展具有重要意义。