[摘要] 概述日本汽車工業中的機器人應用。汽車工業依舊是日本工業機器人市場的主要用戶行業。然而，近年來，日本汽車工業訂貨的工業機器人數量只占1991年高峰年份的60%左右。這反映了日本國內經濟不景氣和對日本國內汽車生產的資本投資低。機器人在日本汽車工業制造過程中的應用看來似乎已達到或接近飽和狀態。預期不會出現大量應用前景，要很快改變這一狀態似乎是不大可能的。 概述 根據日本機器人協會（JARA）于1998年4月發表的一份調查報告，對日本自動化工業中的機器人應用情況有以下一些結論。 如圖1所示，與電氣/電子工業一樣，汽車工業依舊是日本機器人的最大市場之一，從1988年到1999年，日本汽車工業中的機器人累計總數為107，326臺，占同期日本國內機器人市場發貨總數22%。工業機器人銷售量逐年增長一直持續到1991年。該年日本國內的機器人總銷售量達16，166臺。然而，由于所謂“泡沫經濟”的破滅，汽車工業的機器人銷售量大幅度下跌。1994年僅為6，078臺，只占高峰年份的38%。一方面，這反映了日本投資不振；另一方面也反映了日本在盡力壓縮汽車生產量。不用的閑置機器人被用于其它地方。從而使這些部門拖延了去購置新的工業機器人。此后幾年，我們也看到一些恢復跡象。然而，估計銷售量在歷史上最高年份的60%左右（圖2）。在可以預期的將來，預計有相當數量的機器人要‘退役’（退役年限估計是使用了12～15年）。然而，要很快恢復向日本汽車工業大量銷售機器人，看來是不大可能的。 生產技術變化 在“泡沫經濟”年代，日本汽車工業制造商大量進行資本投資，以便擴大其生產能力。他們相信不斷擴大的日本市場，并且擔心在不久的將來可能出現勞動力嚴重不足。他們在諸如“即時采購零件”，“最少在制品儲存”，“緊密地連接生產單元”等概念基礎上，著眼于使大量生產非常有效率的自動化系統，安裝了許多工業機器人，以代表人工勞動力（在那時，一般認為花費約4，000萬日元買一臺機器人來代替一個三班制的人工勞動力是值得的）。豐田Tawara工廠或馬自達防府工廠是當時日本最先進的汽車工廠的典型例子。 自從“泡沫經濟”破滅后，表明了這些新裝的設備不能充分滿足廣泛范圍內變化車型的小批量柔性生產要求。汽車制造商也意識到，在這些自動化工廠內缺乏工人的勞動自覺性?，F在，他們正在試圖探索一條協調工人和自動化設備的途徑。豐田九洲工廠是一個很妤的例子。該廠的裝配生產線分成幾個松散連接的單元，使各個單元之間能實現在制品存儲；將更多的注意力放在減少工人的體力，而不是僅僅注重勞動的機械化，其最終結果是使用較少的機器人。 為了能重新獲得全球的競爭能力，日本汽車制造商也在探討在海外生產 汽車的各種方案。例如，將來的生產線將包括許多生產單元以代替過去通常所用的一條單獨的生產線。 近來，模塊化生產方案是有關這些方面論題的最為經常討論的話題之一，而且很可能在不久的將來予以實施。 我們將會看到在汽車生產系統中的一系列變化。這些變化或多或少會影響到今后工業機器人在這行業中的應用?！　? 應用分析 表1表示日本汽車工業歷年來（1988-1997）累計安裝的情況分析?；『笝C器人依舊占最大應用份額（26%）；點焊次之（20%）；其余占一半以上工業機器人用于各種各樣不同的生產作業，門類繁多，這要比海外同行的應用范圍大得多。激光焊接在日本并不普遍（在日本的汽車工業中，近90%的激光器用于工件切割）。 目前在日本汽車工業中，機器人用于上料/卸料相對來說占很大數量（15,403臺）。然而，這里要提醒讀者的是，JARA的統計數字往往偏大。它包括簡單的“拾-放型”機械手。其它國家通常并不將它作為工業機器人。 在模壓成型機器人卸料方面，JARA提供的數字為805臺。數量出乎意料的少。這并不反映實際安裝的模壓成型用機器人數量。這是因為，有相當數量的模壓機器人是在塑料加工機器部門統計的。 與1991年的數字相比，1997年，物料搬運是日本唯一增長的機器人應用領域（從835臺增長到1，119臺）。 新技術 目前，在工業機器人領域中，看不到有明顯的創新。如上所述，工業機器人應用似乎已達到或接近飽和，很難找到新的應用。然而，目前名種不同的支持技術業已成熟可供利用，極大地有助于現有的應用。例如，值得指出的是，由于將處理速度更高的微處理器引入至機器人控制器，從而顯著地提高了機器人運動控制性能，使機器人制造商能將諸如減振算法、前饋控制、預測算法等先進的現代控制理論嵌入到機器人控制器內。更精確的定位/定輪廓、更高的移動速度、更短的調整時間，即使在剛性低的機器人結構中也能達到無振動的運動等特性，都有助于生產率的提高。 　對于點焊應用來說，目前已廣泛采用電驅動的伺服焊槍。特別是，豐田公司已決定將這種技術作為標準來裝備其日本國內和海外的所有點焊機器人。據本田公司稱，用這種技術可以提高焊接質量，因而甚至試圖用它來代替某些弧焊作業。在短距離內的運動時間也大為縮短。據富士電機報導，該公司最近推出一種高度低的點焊機器人，用它來焊接車體下部零件。這種矮小的點焊機器人還可以與較高的機器人組裝在一起，共同對車體上部進行加工，從而縮短了整個焊接生產線長度。 目前，用二臺機器人協調工作進行弧焊已相當普遍。此時，一臺弧焊機器人焊接工件，而另一臺夾持機器人夾持工件，從而可以不必為特殊工件專門設計成本高的專用夾具，并能保持最佳的焊接壓力。目前，豐田公司已開始使用能焊接0.6mm厚的薄鋼板（間隙2mm）的弧焊機器人。由于這種弧焊機器人能從鋼板一側進入到焊接位置而不必象點焊機器人那樣需要從鋼板兩側進入到焊接位置，因而將優先取代某些點焊作業。 目前在日本，激光焊接還不普遍。然而，柔性本體生產線（FBL）方案的應用已日益增多。在這種場合，各種形狀的鈑金件都是激光焊接的，以形成車體的鈑金件。預計今后激光在汽車工業中的應用會日益增多。 由于運動控制性能的提高，一些新應用已變得可能。一個例子是油箱的線焊。為了焊接油箱的接縫，采用特殊的焊機，專門設計用于特定的油箱形狀。由于油箱形狀變得越來越復雜，以便能裝入到車體內的有限空間內，因而要求機器人的工作盡可能滿足這一任務的需要。過去，要實現這一任務的困難之處在于很難保持一種恒定的線焊速度（三維空間內的切向速度）。新的機器人控制器已使這一目標的實現成為可能。配料應用也能從這一技術中獲得好處。 現在，JARA正在試圖在各個機器人制造商的機器人之間建立一種標準的通信系統。很可能，汽車工業從這種標準中得益最多。就控制網絡而言,日本汽車工業中最普遍的總線是Device-Net；而豐田則采用其自已制定的ME-Net；日產采用JEMA-Net（日本電機工業會網）。 在日本汽車工業中是否會實現通信系統的標準化，目前還不確定。另一方面，日本機器人制造商提出了一種‘現實機器人仿真’（RRS）兼容軟件接口。因此，目前日本汽車制造商（尤其是對于點焊應用）通過諸如RoBCAD，I-Grip等商用仿真軟件，可以作出各種機器人的動態仿真。