10 種流行的工業機器人應用 10 Popular Industrial Robot Applications
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今天有數百個機器人用例。在本文中，你可以找到最常見的。
每個部分都有幾個子類別。例如，在「加工和剪切」部分下，有機器照料和裝載機器人、銑削機器人、鑽孔機器人等子部分。
內容：
當然，適用於機器人的任務的完整列表要大得多。可以在此圖表中找到其中大多數的概述：
組裝和分配
將小零件組裝成更大的單元，是製造過程的關鍵部分。以前，人類的靈巧、視覺和智慧的結合是完成這種組裝的唯一方法。技術的最新進步現在使機器人能夠完成許多此類任務。由於許多組裝過程需要粘合劑，因此可以分配粘合劑的機器人是一項相關技術。
通常，裝配機器人固定在地板或架空支架上，不能改變它們的位置。許多裝配和點膠機器人採用 XYZ 或笛卡爾配置。更先進的系統將採用六軸機器人，它可以比 XYZ 機器人更自由地移動。
裝配機器人
汽車行業是最早採用工業機器人進行裝配的行業之一。今天，裝配機器人的應用遠遠超出汽車。對小型零件的高速機器人裝配的需求日益成長。機器人裝配的準確性和速度，通常意味著比使用人工，可以實現的更高的吞吐量和更高的精度。
點膠機器人
點膠機器人在各種應用中塗抹粘合劑和密封劑。這些可以包括緊固在一起的零件、將零件封裝在密封劑中等等。膠水和環氧樹脂點膠等較小的工作，需要緊湊型高速機器人。在汽車行業中常見的大型應用使用更重的有效載荷機器人。
其他一些屬於組裝和分配類別的機器人，包括釘釘和裝訂機器人、鉚接機器人、螺絲刀機器人以及佈線和佈線機器人。
處理和揀選
在倉庫內運輸貨物或從手提袋中挑選物品，並將其放入運輸容器中的機器人，是搬運和揀選機器人的示例。隨著電子商務的興起，對可以揀选和履行訂單的機器人的需求越來越大。
物料搬運機器人
在倉庫和工廠中，最常見的任務之一是運輸貨物。研究顯示，許多工業操作員一天中的大部分時間都在步行、推車或駕駛堆高機等工業車輛。這些活動的附加值較低，因此是自動化的良好候選者。
自動駕駛堆高機越來越受歡迎。減少運輸貨物所需的勞動力不僅有好處，而且還有安全問題。全世界每年有數百起與堆高機有關的死亡和數千起，與這種物料搬運設備有關的傷害。自動駕駛堆高機採用各種感測器，使它們能夠防止事故發生。
自主移動機器人 (AMR) 不僅包括叉車等大型自主車輛，還包括小型推車。將貨物從揀貨員運送到包裝站是倉庫中 AMR 的常見用途。長期以來，使用移動皮帶或旋轉氣缸的輸送系統，一直用於在設施內運輸貨物。然而，輸送系統的靈活性有限，重新配置許多輸送系統變得非常昂貴和耗時。AMR 非常靈活，因為一旦繪製了設施地圖，它們就可以從一個目的地移動到另一個目的地，並自動避開沿途的障礙物。
液體處理機器人
醫學樣品測試、液體化學成分分析和生物實驗，是需要每天重複移液的三種應用。移液是將少量液體吸入注射器，並將精確量的液體轉移到第二個容器中的過程。
實驗室和醫療技術人員每天可能會花費數小時進行移液操作。這是一個重複的手動過程，很容易出錯。
製藥公司需要將精確數量的液體分配到容器中，以生產眼藥水、鼻噴霧劑和多種液體藥物。
液體處理機器人可以使這些過程自動化，從而提高產量、提高準確性並提高可追溯性。
拾取和放置機器人
這可能是機器人在製造業中最常見的應用。這些機器人可以裝載和卸載加工機器，從輸送線上取出零件，並將它們放入手提袋或運輸容器中，並將零件從隨機排列成有序格式。
這種機器人一般在變量數量較少的情況下使用。例如，同一種零件從裝配線上下來，需要放入托盤、堆疊或訂購。
由於要處理的對象種類很少，因此末端工具(EoAT) 更加簡單。在製造環境中，要拾取和放置的對象具有預定的尺寸、形狀、質地和重量。因此，機器人需要使用的夾持器種類，可以針對特定物品進行優化，並且可以更容易地確定機器人的夾持力。
訂單揀選機器人
倉庫和配送中心需要從貨架或手提箱中，挑選選定的物品，並將它們放入運輸容器中以完成訂單。直到最近，這還需要人們找到物品、拿起它們並進行放置。
作為實現完全自動化的中間步驟，自主移動機器人 (AMR)可以在人們從貨架上挑選貨物後，將貨物運送到包裝站。或者，在稱為「貨到人」的方案中，整個貨架單元從下方拾取並由 AMR 運送到一個固定的人，然後他從貨架上挑選物品來完成訂單。亞馬遜在 YouTube 上有很多影片，展示了這種機器人輔助揀貨流程。
機器人的全自動揀貨有時被稱為揀貨的「聖杯」。這種機器人非常複雜，直到最近才出現。這是因為機器人將遇到的商品種類繁多。
事實證明，設計一種可以用來抓取棒球帽、薯片袋、槓鈴和塑料袋的抓手非常具有挑戰性。機器人必須能夠處理在重量、形狀、大小、方向和質地方面，幾乎無限變化的物品。它必須能夠根據其易碎性、重量和其他因素來改變需要抓握的力度。它還必須改變接近物品的方向以拾取物品，具體取決於對象的定位方式。
人工智慧 (AI) 和電腦視覺的進步，以及新型抓手現在正在使全自動揀貨成為現實。
其他一些屬於搬運和揀選類別的機器人包括堆垛機器人、卡車裝卸機器人、集裝箱清空機器人和拆垛機器人。
機加工和切割
在製造或機床車間環境中，有許多重複性操作可以使用機器人實現自動化。
機器管理和裝載機器人
機器維護機器人將工件插入機床並在操作完成後取出零件。一個典型的循環將涉及機械臂從托盤中抓取一個空白零件，將其插入機器中，等待操作完成，然後取出完成的零件並將其放在同一個托盤上，或者可能是另一個托盤上。
考慮自動化機床有幾個原因。機器管理和裝載往往是高度重複和單調的。這意味著有時人們沒有像他們應該做的那樣密切關注他們正在做的事情，這導致了工人受傷的可能性。此外，機器維護通常涉及惡劣的工作條件，包括灰塵、有害煙霧和空氣中的小顆粒。使用機器人來維護機器可以減少或消除操作員受傷的風險。此外，操作的吞吐量通常可以顯著增加，具有更高的可重複性和更高的品質。
銑削機器人
使用銑床將材料從「空白」零件上切割下來並成型為成品零件是最常見和必不可少的工業操作之一。隨著 1960 年代 CNC（計算機數控）的出現，銑床變得越來越自動化。
銑削機器人將 CNC 自動化提升到一個新的水平，允許自動換刀和無人值守操作。使用機器人進行銑削可以提高操作的精度和靈活性，減少缺陷零件的數量，並提高工人的安全性。改善工作條件有助於留住員工。
鑽孔機器人
手動鑽孔是一項繁重且經常是危險的工作。 與手動鑽孔相比，機器人鑽孔提供更高的精度和更高的可重覆性。吞吐量增加了，員工可以騰出時間專注於更有價值的工作。
銑削和鑽孔的相似之處在於都涉及臂端工具 (EoAT)，目的在透過旋轉和切割從工件上去除材料。因此，有時將這兩種操作組合成一個機器人。機械臂可以自動換刀，在銑削和鑽孔之間來回切換。
為了說明機器人鑽孔機的靈活性，請考慮「攻絲」的過程。在加工金屬時，通常需要在孔的內部添加螺旋螺紋，稱為攻絲。鑽孔機器人可以在工件上鑽孔，更換工具，然後進行攻絲操作。
雷射切割機器人
對於許多應用，雷射切割可以代表比機械切割更優越的解決方案。雷射切割提供了較小的材料翹曲機會，並且可以提高精度，因為進行切割的雷射光束不會隨著使用而變鈍。
如果不使用雷射，有些材料很難甚至不可能切割。事實上，生產中使用的第一台雷射切割機是在金剛石模具上鑽孔。
隨著雷射變得越來越強大，它們可以切割更厚的材料。但是，例如在切割厚鋼板時，等離子切割可能仍然是一種更具成本效益的解決方案。
等離子切割機器人
等離子切割從等離子焊接演變而來，始於 1960 年代。到 1980 年代，它已成為切割鈑金和鋼板的有效方法。等離子切割比更傳統的磨料「金屬對金屬」方法具有優勢。它不會產生金屬碎屑，並產生更精確的切割和更乾淨的邊緣。然而，早期的等離子切割機通常僅限於切割板材，因為 CNC 只允許在兩個方向上移動。
機器人等離子切割系統可以提供六個自由度的運動，非常靈活的操作，以及復雜切割的可能性。
水刀切割機器人
顧名思義，水射流切割機使用強大的高壓水射流切割各種材料。由於噴嘴可以製成小至 0.002 英寸（0.051 毫米），水射流切割機可以執行高精度切割，包括圓形和尖銳的內角。
對於塑料、橡膠和木材等較軟的材料，高壓水射流就足夠了。對於金屬、石頭或玻璃等較硬的材料，可以在水射流中添加研磨材料。水射流切割的優點之一是沒有「熱影響區」，這是一些在熱影響下容易翹曲和變形的材料的重要考慮因素。
使用水射流切割的機械臂可以製造出錯綜複雜的物體。具有六個自由度的機器人可以從任何方向接近材料，為用戶提供了極大的靈活性。
透過控制水射流切割機的機械臂可以提高品質、可重複性和生產率。
屬於加工和切割類別的一些其他類型的機器人包括切割機器人、切割機器人、切割機器人和其他執行切割、輕咬、開槽、穿孔和修剪的機器人。
焊接與錫焊
弧焊機器人
電弧焊通過使用電將金屬加熱到它們的熔點將金屬件連接在一起。當熔化的金屬冷卻時，它們會永久連接，並且接頭是氣密的。電弧焊很靈活，可以將平板、管和棒連接在一起，並且焊縫可以位於工件表面的任何位置。此外，電弧焊可用於多種金屬，包括銅、鋁和銅合金。與 MIG 焊接相比，電弧焊可以在戶外進行。
由於該過程涉及高溫，焊工必須佩戴護目鏡、特殊手套和其他防護裝備。
許多弧焊任務可以使用機器人技術實現自動化，並且機器人弧焊一直在迅速增長。今天，大約 20% 的工業機器人焊接應用是電弧焊。執行弧焊的機器人手臂意味著更高的可重複性和準確性。使用機器人弧焊還可以降低操作員受傷的風險。
點焊機器人
點焊使用將金屬夾在一起，並使電流透過工件的電極將相對較薄的鋼物體連接在一起。點焊速度快，將兩塊鋼均勻有效地連接在一起。它通常用於流水線生產，因為它具有成本效益、節能和快速的特點。點焊不能用於較厚的金屬，因為它不會穿透形成牢固的結合。
機器人點焊通常用於汽車行業，與手工焊接相比，生產速度大大提高，可重複性和質量更高。工人的安全也得到了改善。
MIG 焊接機器人
MIG（金屬惰性氣體）焊接涉及三個要素：電力產生的熱量、填充連接區域的電極以及用於臨時保護焊縫與空氣隔絕的惰性氣體。電極是從線軸饋入的金屬絲。操作員監控用於連接兩種金屬的電極數量。這條線或填充物將這兩部分粘合在一起。
MIG 焊接一般不在室外進行，因為任何風都會干擾惰性氣體的屏蔽效果。
MIG 焊接過程可以使用機器人技術實現自動化。機器人 MIG 焊接可提高生產率和降低成本，並提高工人的安全性。
雷射焊接機器人
雷射焊接使用雷射束將工件連接在一起。與使用填充物將兩塊金屬連接在一起的電弧焊不同，雷射焊接可產生直接的金屬與金屬結合。雷射焊接產生的結合比傳統的電弧焊接清潔得多。電弧焊會留下熔渣，這是在焊縫周圍硬化的多餘填充物，必須透過研磨或銼刀去除。因此，雷射焊接之後需要較少的處理。
雷射焊接不適用於厚重的工件，而且並非所有金屬，都可以使用雷射焊接進行連接。然而，MIG 焊接和雷射焊接可以組合成一個雷射混合系統，可以克服這個限制。
雷射焊接非常適合自動化，因為雷射光束的寬度、穿透工件的深度以及光束的路徑和速度都可以精確控制。
焊接機器人
焊接是通過將熔化的填充材料（焊料）放入接頭中將物品連接在一起的過程。填充材料的熔化溫度低於工件。與焊接不同，焊接不涉及熔化要連接的零件。
焊接提供了相當永久的結合，但可以通過重新熔化焊料來逆轉。使用焊接的例子包括管道中的銅管，以及電子、珠寶和醫療器械。
機器人焊台的範圍，從產量相對較低的小型台式焊台，到處理非常高生產率的大型系統。機器人系統可提高生產率、精度和可重複性。
屬於焊接和焊接類別的其他一些機器人，包括釬焊機器人、電阻焊機器人和固態焊接機器人，以及使用擴散、摩擦、磁脈衝、電子束和紅外焊接技術。 在此處了解有關機器人焊接的更多資訊。
鑄造成型
鑄造是透過將液態金屬注入成型為要製造的物體形式的模具或空腔來形成金屬物體的過程。成型類似於鑄造，不同之處在於使用的材料通常是塑料，但也可以使用其他類型的材料。成型通常比鑄造快。
壓鑄機器人
壓鑄是同時製造許多複雜且不同的工件設計的理想選擇。但是，它通常不涉及創建大型零件。具有高熔點的材料，如鋼，不適合壓鑄。典型的材料包括鋅、銅、鎂。
機械臂可以自動從模具中取出工件，將工件放入冷卻槽中，去除多餘的材料，並將其放置到傳送系統上。當碎片從模具中出來時，它們非常熱，通常透過將它們放入水中來冷卻。帶鋸通常用於切割不需要的和多餘的材料。這些過程使人類操作員面臨危險。使用機器人來執行這些操作對操作者來說更安全，更不容易疲勞。提高了吞吐量並提高了生產率。
注塑成型機器人
即使在大批量生產中，注塑成型也能提供準確的結果。注塑模具的製造成本可能很高。
注塑成型的機器人自動化，包括從模具中取出零件、修剪多餘的材料、丟棄多餘的材料，以及將成品工件放入料箱或輸送系統中。與壓鑄一樣，在注塑過程中使用機器人，可以提高生產率並提高安全性。
其他一些屬於鑄造和成型類別的機器人包括用於離心鑄造、連續鑄造、蒸髮型鑄造、永久型鑄造、砂型或石膏型鑄造、殼型成型和真空成型的機器人。
精加工和打磨
許多工業過程，如鑽孔、鑄造、壓鑄和焊接，都會留下不需要的材料或產生參差不齊或鋒利的邊緣。為了獲得所需的成品，必須去除這種不需要的材料。這是整理和打磨的工作。
去毛刺機器人
去毛刺通常通過特殊成型的旋轉鑽頭，從工件上去除不需要的材料。通常，工件在去毛刺操作中是靜止的，而去毛刺機圍繞零件移動。手動去毛刺是重複的、單調的和累人的。去毛刺機器人不會疲勞，並且比手動去毛刺更快、更精確、更可重複。
磨削機器人
工業磨削操作從零件中去除多餘或不需要的材料。在大多數磨削應用中，磨床是靜止的，而零件或工件是移動的，以不同的角度和適當的壓力接觸磨削表面以產生所需的結果。
機械臂可重複、準確且不知疲倦地執行磨削操作。
拋光機器人
拋光操作會產生光滑或有光澤的表面。有時拋光過程使用軟布或拋光盤，例如拋光光滑的金屬或塑料件。在其他情況下，使用研磨材料對玻璃和石頭等材料進行拋光，這種研磨材料可能從粗顆粒開始，然後進展到更細的顆粒。
機器人拋光可以精確測量施加的力，並以極高的精度重複運動，從而提供一致和高品質的結果。
塗裝
工業塗裝和塗層是將油漆或其他塗層塗敷到工件上的過程。在製造過程中，要塗漆或塗層的零件在形狀和尺寸方面都有明確的定義，因此塗漆和塗層操作的重複性很高。
因此，塗裝和塗層操作非常適合機器人自動化。結果一致，質量高，機器可以連續工作，沒有中斷，除了定期維護外，沒有停機時間。透過使用機器人技術，工人不必接觸有害煙霧或過度噴塗，安全性得到了提高。
繪畫機器人
繪畫機器人領域的新條目，包括可用於建築或家庭裝修項目的機器人。有些是電池供電的，設計用於粉刷牆壁的新建築，而另一些則依賴外部電源，並透過軟管供應油漆。機器人繪畫比手動繪畫快 30 倍，結果更一致。
通過消除對腳手架的需求，建築塗裝機器人可用於降低塗裝較高建築物的成本。這些機器人使用吸力爬上結構的牆壁，可以噴灑或使用刷子或滾筒。
噴漆機器人
工業塗裝機器人已在汽車製造中使用了數十年。這些早期的機器人畫家是液壓的，這使得它們既重又昂貴。現代繪畫機器人更輕、成本更低，因此即使是相對較小的組織也可以使用。工業噴漆機器人可以保持噴頭和工件之間的精確距離，以及噴嘴的移動速度，這兩者對於避免跑料和滴漏都至關重要。準確調節壓力和流量對於保持一致的結果很重要。所有這些都是由工業噴漆機器人完成的，質量上乘。
塗裝機器人
工業過程中使用了各種各樣的塗料，從保護性到裝飾性。一些塗層賦予特殊性能，例如電阻、防滑表面或相反的不粘表面。
通常，這些塗層過程可以通過機器人技術實現自動化，因為可以精確控制機器人的運動。與手動流程相比，機器人具有一致性、準確性和速度優勢。
屬於精加工和打磨類別的其他一些機器人包括用於砂帶、噴砂、磁場輔助精加工、噴砂、拋光、研磨、磨刀、振動精加工、電鍍和主軸精加工的機器人。
清潔與衛生
保持工業設施清潔對於產品品質，以及在那裡工作的人員的安全和衛生都很重要。清潔的過程往往是重複的，不是很有趣。因此，機器人越來越多地用於清潔應用。
清潔機器人
工業地板清潔機器人可以自動穿過設施並清潔地板。他們有一張他們需要旅行和清潔的空間的內部地圖，以及使他們能夠避開人、叉車、家具和其他障礙物的感測器。
一些清潔機器人專門從事濕法清潔過程，包括塗蠟，還有一些使用刷子收集碎屑。
消毒機器人
為表面消毒而設計的自主移動機器人已上市。他們可以安全地通過走廊，並且足夠聰明，可以避免與人或其他移動物體發生碰撞。一些機器人使用機械臂與表面進行物理接觸，並隨身攜帶清潔液。其他清潔機器人將表面暴露在紫外線 (UV) 輻射下，從而對其進行消毒。
工業機器人吸塵器
使用工業機器人吸塵器可以自動清除工業設施中的灰塵和碎屑。一些型號提供自動排放區域，機器人在該區域將收集到的污垢清空到容器或滑槽中。降低勞動力成本，徹底、一致和可靠地進行清潔是使用工業機器人吸塵器的一些優勢。
物流與倉儲
倉庫機器人
在倉庫或配送中心運行的機器人，可用於自動執行各種任務，包括訂單揀選、包裝、分揀、貼標籤和運輸。截至 2021 年，估計超過 80% 的倉庫不使用自動化或機器人技術。預計這種情況將很快發生變化。自動導引車 (AGV) 和自主移動機器人 (AMR) 是成長最快的，用於在倉庫或配送中心內運輸貨物的機器人類別。
送貨機器人
交付機器人在市場上有各種形狀和尺寸，並用於不同的功能。 一些送貨機器人設計用於在城市環境中運送食物，看起來像帶輪子的手推車。其他送貨機器人看起來像人類，因為它們用兩條腿走路並有手臂，頭部被一個裝滿感測器的圓頂所取代。有無人駕駛飛行器 (UAV) 送貨機器人，可以將包裹運送給客戶並將其投遞。還有四足送貨機器人，看起來有點像狗。在某些佈署為送貨機器人的領域，自動駕駛汽車的使用有限。在所有情況下，送貨機器人的優勢很多，包括送貨速度、較低的勞動力成本和可靠性。
屬於物流和儲存類別的其他一些機器人包括用於訂單揀選儲存、托盤儲存、推車運輸、托盤運輸和單件運輸的機器人。
包裝和碼垛
包裝和碼垛是製造、倉庫和配送中心常見的兩種操作。隨著小包裝趨勢的繼續，包裝和碼垛操作的重複性增加。這會對工人的健康和安全產生負面影響。為這些任務實施機器人技術可以提高生產力，並有助於保護操作人員免受工傷。
包裝機器人
包裝食品訂單是一個快速成長的領域，機器人越來越有能力輕柔地處理農產品和易腐爛的物品。
包裝機器人可以根據需要自動創建多種尺寸的盒子。
作為一個應用的例子，包裝機器人可以自動將大線盤放入盒子中，首先插入底部塑料運輸蓋，最後安裝頂部蓋，然後可以密封盒子，然後貼上標籤進行運輸。
這些只是包裝機器人眾多可能性的幾個例子。
碼垛機器人
碼垛機器人可以以優化的方式，將箱子和容器堆垛到托盤上。如果盒子裡有各種不同的物品，可以使用人工智慧，將較重的容器放在底部。箱子可以以這樣的方式定向，以使可以裝在托盤上的箱子的數量最大化。
用塑料收縮包裝整個托盤以穩定運輸，也可以使用碼垛機器人自動化。
其他一些屬於包裝和碼垛類別的機器人包括用於裝箱、卸垛、貼標籤、防腐包裝和藥品包裝的機器人。
檢驗與品質控制
一些品質控制問題是生死攸關的，因為故障零件或安裝不正確的零件可能會導致危及生命的情況。人工檢查通常只有 80% 的準確率。機器人檢測可以 100% 準確。
視覺機器人
在工廠環境中與六軸機械臂結合使用時，可以定位攝影機以從任何所需角度查看零件。裂縫的存在、尺寸的測量和塗層的均勻性，只是可以使用視覺機器人檢查的一小部分屬性。
有可以在石油和天然氣行業的管道中移動的檢查機器人，以及用於檢查石油鑽井平台和打撈作業的水下機器人。有用於檢查屋頂和其他高處的空中無人機。
一些檢查機器人不使用視覺。這些機器人可能會使用特殊的臂端工具 (EoAT) 來測量尺寸或電阻，這只是眾多可能性中的一小部分。
收穫
即時收穫水果和蔬菜對於確保向客戶提供優質產品，並減少腐敗和浪費非常重要。穀物和其他作物的收割，也是時間敏感和勞動密集型的。
收穫機器人
收割機器人配備了特殊的軟抓手，使它們能夠處理脆弱的作物而不會損壞。特殊的視覺系統用於確定特定的一塊是否成熟。收割機器人可以讓人們擺脫背負重擔、通常很熱且不舒服的勞動。機器人提高了流程的效率並降低了勞動力成本。閱讀更多關於農業機器人的資訊。
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