在激烈的市场竞争中，机器人的作用显得越来越重要。工业机器人能带来一些直接和间接的经济利益。小型生产车间采用机器人解决方案可以使自己立于不败之地。
根据“机器人工业协会”（RIA）的统计，自60年代美国首次引入工业机器人以来，到现在工业机器人的应用数量已增加到126,000台以上。
由于美国的经济复苏缓慢，面对市场的激烈竞争，小型生产车间正逐渐意识到工业机器人不仅仅是生产设备，它们还是生产中的关键工具，是公司努力奋斗、赢取订单和获得盈利的一种手段。
为了加强竞争能力，现在，许多公司都认识到他们必须采用灵活的生产手段来迅速满足市场需求。由于这些公司努力加强市场营销中的时间观念，因此对于较小的生产车间来说，机器人的作用就显得特别重要，因为生产车间中的环境改造问题和旷工问题会影响生产任务的完成。
在实施机器人方案后，小型生产车间中的每一个生产工人就能够将他们的产量提高50 %，并可重新安排工人们去从事危险性和重复性较低的工作。同时，采用机器人自动化操作也可帮助这些公司实现流水作业，以便很快收回成本。
下面就小型生产车间如何迈向自动化道路的问题提出了解决方案。
了解你的需求
一家卓有成效的自动化设备供货商应该充分了解其客户的工艺要求。通过对客户需求的分析，评价其目前的生产工艺和业务优势，这样自动化设备供货商就能够向客户提出建议，使其达到最有效的成本效益。
由于生产车间日复一日的运行，往往会影响生产经理对各种替代生产方法做出正确的评价，因此最好是找到一家当地的设备成套商或机器人原始设备制造商（OEM）与自动化设备审计员一起，对工艺中的需求进行分析。“工业机器人协会”（RIA）(网址：http://www.robotics.org)是一个很好的帮手，可帮助你确定供货商或成套商。RIA的网页上列有一份供货商、成套商、模具供货商及其他机器人周边设备供货商的清单。
机器人自动化设备的优点
与10年前相比，现在市场上提供的工业机器人更加价廉物美。据悉：一台有效载荷为5 kg、并带有6轴操纵装置、控制器和软件的6轴机器人，不到30,000美元就可购置，这一点也许会使有些制造商感到惊奇。由于一些经销商可以以竞争性的价格提供租赁项目，因此小型生产车间就能够找到替代方法，以每月较低的租金，采用机器人系统。
此外，机器人十分容易安装和操作。在市场上可以买到许多事先包装好的单元零件，用户只要花费几个小时，就可以将机器人、工具、零件传输装置、单元防护装置和控制接口等安装成一个整体。
今天的工业机器人与早期的一些型号相比，其结构远远要复杂得多。它适合于各种应用领域，包括机床的自动化管理。现在有多种可供选用的方案，其有效载荷、伸展距离、运动速度和灵活性等能力均可满足要求。比较典型的机器人，其有效载荷范围为3 kg，最大有效载荷可达600 kg；伸展距离从700 mm到3000 mm以上。伺服控制工业机器人可用于管理CNC数控车床、铣床、加工中心、钻床、磨床、电火花加工机床及其它机床。它们的精度足以安装三爪卡盘、活动工具、夹头、夹具或托盘。
至少带有4轴运动的机器人可帮助制造商在单元设置、空间利用、切削管理及工件传递方面进行最佳化处理。机器人可安装到车间的地板上，以头朝下的姿态安装到机床上或地板的轨道上。最近，一种架空轨道安装式6轴机器人（顶部装载式机器人）比较流行，可从顶部管理控制多台机床。这类机器人采用关节构架式结构，这更有利于节约空间和节约资金。
采用机器人方案的另一优点是速度快。机器人装卸工件的周期时间只需5秒钟或略微超过5秒。时间的长短取决于机器人进入机床、更换夹具上工件所需的时间以及机床门的开、合的时间。如果机器人供货商的系统设计正确，那末只会出现机器人等待机床的情况，而不会出现其他的情况。
选用实用的机器人
在选定适合于机床管理用途的机器人尺寸时，有几点情况需要考虑。机器人原始设备制造商（OEM）或成套商将会指派一个工作组帮助评价需求分析过程中的应用情况。
零件采用重力传送带分选法是将零件导入自动化单元的有效方法。一般来说，采用这种方法比采用动力传送带价格便宜。另一种选择可以采用手动或自动零件托盘，将零件从机器人工作区输入和输出。
还有一种可行的办法是采用目测法，即采用一种简单的分度传送带或工作台。采用目测法的灵活性较高，可降低零件的定位成本。在同一系统单元上可运行一个以上的零件，而不需要增加对特定夹具的投资。与固定的零件传输系统相比，由于这一系统专用于处理公称零件的公差，因此采用目测法对零件之间的微小变化更能宽容一些。当采用6轴机器人与目测法时，机器人本身就会根据零件如何抓取定位的原理，确定零件最佳抓取位置，相对于专用的自动化装置而言，这种方法适用于每次在同一位置抓取零件。
目测法可提供零件的位置和方向信息，引导机器人进行工作。如果将目测法整合运用到机器人手臂端的工具之中，那末零件传输灵活性将会提高。这样就可将零件传输到结构箱内的系统单元或传输到简易、多层托盘系统上。除了不需要零件夹具的高费用之外，采用目测法还可提高小零件的自动化操作能力。
手臂端工具（EOAT）的设计取决于零件的尺寸、重量、夹紧位置、夹持表面质量、夹持数量及工件夹持装置的涉及区域。用于机械管理的许多夹持装置都是独立的、采用气动平行运动方式，带有两爪和三爪，视零件夹紧位置的形状而定。其他还有按用户要求制作的指状夹紧系统和气动阀系统，以此来控制手臂端工具。根据不同的用途要求，有些夹紧装置的模块装有零件接触传感器、目测或零件导向传感机构。
应用软件也大大作了简化，甚至没有经验或具有很少经验的用户也可对机器人进行编程操作。现今的程序完全采用普通的英语和下拉式菜单来选择指令和各项功能。外挂教学软件可用于编程、使机器人缓慢运行并监视和控制机器人工作单元。
一个机械人可照管一台或两台机器，一般将机械人设定为主人，将CNC数控机床设定为奴隶。这种设置可使机器人的外挂教学软件和控制器成为操作站，起到简化操作板的功能，例如可实现图像状态显示、在线帮助和诊断、编写生产报告及上网。
通过以太网与机器人控制器连接，还可创建本地和远距离监控网络。控制器的其它特性包括能够从事不同的多任务活动；执行PLC阶梯任务；在不使用外传感器的情况下，检测冲突事件；确定机器人与周边设备之间的干扰区域；控制辅助轴。
在机器人系统的设计、执行和生产过程中，每一有关人员应该注意和懂得安全保护方面知识，这是非常重要的。1992年8月19日，关于工业机器人和机器人系统的美国国家标准—安全要求 ( ANSI/RIA R15.06-1986修订版)得到批准，并可从“机器人工业协会”（RIA）获得该标准。
许多零件传输系统的价格很贵，然而，机器人供货商应推荐价廉物美的有效传送系统。例如：在无人照管的情况下，这一系统单元需要运行多长时间？零件的外形或零件系列是属于什么样的情况？预算价格是多少？投资的期望回报率是多少？找到这些问题的答案以后，将有助于缩小选择零件传输法的范围。
零件按照大小、重量、生产要求、加工时间和加工工序考虑和分类。第一次使用机器人的用户不应指望全部零件都会立即进行自动化加工。最好的办法是先从一个系列的零件开始，待自动化加工方法进一步了解以后，可逐步增加零件的自动化加工系列。循序渐进将会使公司对机器人的好处做出全面的评价，以便使今后的自动化项目能顺利执行。
实用的机器人
零件从机器人系统的进出必须要事先选定最佳的路线。
今天的机器人具有最大的灵活性，并往往能模仿人类的机敏动作。装有6个坐标运动轴和带有可编程机械控制器的机器人，可用于现有的新型机床，使它们能够实现自动化操作。在各种情况下，机床必须更新，以满足机器人的自动化要求，使其具有以下特点：例如带有自动门、自动工件夹紧装置、控制外部装置的物理输入/输出点以及PMC内的逻辑装置，使其与机器人接口相连接。
工业机器人能带来一些直接和间接的经济利益。一般来说，一台机器人可以代替3个人到5个人的工作，在机器监控的工作范围内，降低劳力费用。由于机器人的价格不断下降，因此制造商还可以在其它方面获得直接和间接的经济效益，其中包括：
机床上下料机器人
采用机器人的直接经济利益
可以降低废品率；降低产品责任成本（例如发运残次零件）；提高了机床的生产能力；降低了工人的误操作。
采用机器人的间接经济利益
只需一台机器人就可执行检验和检测一类的后处理任务；减少操作人员；减少机床工作周期；增强发展未来业务的可能性；可预测机床的加工工艺；提高企业竞争力。
机器人具有执行各种任务的能力，平均故障间隔时间达到60,000h以上，而且比传统的自动化工艺系统—例如线性构架结构系统更加先进。
在面临全球性竞争的形势下，制造商们正在改造他们的工厂和建造生产系统，利用机器人技术来帮助生产价格合理的优质产品。如果一个公司的目标是想要获得以下所列的一个或多个竞争优势，那末实现机器人自动化将是获得业务成功的有效手段。
在小型生产车间采用机器人解决方案有如下优点：
* 逐步提高生产率；
* 灵活而又可预测的生产能力；
* 提高零件的处理能力；
* 节约劳动力；
* 消除枯燥无味的工作；
* 提供更安全的工作环境（避免有害的工作环境、背部受伤及腕关节综合病症）；
* 提高机床的利用率（30 %以上）；
* 提高质量（降低或消除残次零件的风险）；
* 减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存。
1/31/2005
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