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摘 要：伴随时代的快速发展以及科学技术的不断创新，机器人技术的应用已渐渐从汽车行业向船舶制造业、服务业等领域渗透。对船舶制造业来说，船舶制造过程为机器人技术提供了若干应用场景，比如：焊接、运输、涂装等等;然而，在当前的船舶制造中并未很好地应用机器人技术，大大阻碍了船舶制造智能化的进程。基于此，本文就机器人技术在船舶制造中的应用进行深入地分析。
关键词：机器人;船舶制造;应用
1 引言
最近几年，国内的劳动力成本不断增加，“人口红利”已不复存在，船舶制造企业在人工成本层面不再具有任何优势;更有甚者，船舶制造具有“脏、苦、危、累”的特征，对工人的吸引力比较低。目前，国内船舶制造行业正面对着“民工荒”的严峻挑战，亟待机器人技术的应用，以有效化解“民工荒”的困境。
2 中国工业机器人发展现状
相关数据显示：2019年，国内工业机器人的销售总量超过14万台，较2018年降低8.6%。其中，自主品牌的销售总量大约为4.5万台，较2018年增加0.8%;外资品牌的销售总量大约为9.9万台，较2018年降低12.2%。相较于2018年，自主品牌的销售数量即使增幅比较小，然而仍然维持着增长态势;外资品牌的销售总量出现了较大幅度的下滑。即使现阶段外资品牌依然占据着我们国家工业机器人的主要市场，然而最近几年时间内，伴随国家对机器人领域的高度重视，国内机器人行业迅猛发展，自主品牌在市场中所占的比重逐年递增，且与外资品牌间的差距正在不断变小。
3 船舶制造中机器人技术的应用
3.1 焊接机器人在船舶制造中的应用
现阶段，焊接机器人在船舶制造中的应用通常首先是在底座上固定好焊接机器人，接着根据焊枪的具体位置实施焊接，主要运用在直线形与环形的焊缝上，但是在三维曲线、拐角形以及曲面形焊缝中的应用相对偏少。对于复杂柔性焊接制造系统，国外已进行大量的研究，且取得了很多成果。比如：日本为了能够加强自身船舶制造业的全球竞争性，设计出集信息、创新以及物联网等于一体的“i-Shipping”理论架构。2012年，三菱重工成功开发出自动离线引导系统“3D-CAD MATES”，同时将其运用于船舶制造过程，可用船型主要涉及LPG、VLCC以及LNG等等，可以达到槽型四周部件的自动化焊接。2018年，韩国现代重工在自动化、物联网等技术的前提下，成功研制出双曲面弯板加工机器人系统，应用六轴多关节机器人与高频电流感应加热系统，此系统能够自行反映加热轨迹，可以完成3D曲面成形的自动加工，有效化解了标准化弯板加工流程的问题。
3.2 水下机器人在船舶制造中的应用
船体四周存在的各类附着物，不仅使得船舶自身的重量有大幅增加，而且还导致油耗的不断增长。水下机器人在船舶中的应用，可以有效解决传统机器人速度慢、适应力差等各类问题，配合使用旋转固定的小钢刷，可以更高效率的清除船舶底部的附着物，进而实现船体清刷的目标。
水下机器人，主要是由机械本体、控制系统和清刷作业设备三个部分组成。其具体工作机理如下：将可以自由移动的小车摆放于船舶甲板上，其可以使得水下机器人自行在船体的外表进行上下运动，有效规避了机器人永远吸力造成的上下运动受阻的现象，同时运输效率相对较高。小车上不仅装有控制柜与CRT显示器，而且还具有相应的动力源及卷扬设备。通过水下机器人带有的摄像机，显示器可以及时展现机器人的实际工作环境和状况，确保操作人员可以第一时间掌握水下机器人的具体状况。伴随水下机器人不断地进行上下移动，卷扬设备可以根据实际情况及时性收放保护缆绳，同时向水下机器人输送动力与控制电缆;动力源可以把动力来源运送给水下机器人用以移动及清刷。在水下机器人爬上船体以后，首先进行从上到下的移动，在抵达船舶低端以后，水下机器人再旋转180°，接着再进行从下到上的移动，主要经过2条履带，实现机器人转变的运动，清洗刷是水下机器人必不可少的作业设备，其通过单相电容将异步电机带动，分别带动2个钢丝刷，进行旋转运动，水下机器人边移动、边清刷，重复循环，直至完成船舶船体的清刷工作。
3.3 涂装机器人在船舶制造中的应用
如果要想成功实现涂装机器人在船舶制造中的高效应用，必须应确定其用途，船舶涂装作业主要涉及船坞涂装、总段和分段涂装等等，此便需要确定机器人应用的具体类型，同时还有明确对应的技术指标和环境要求。现阶段，已普及应用的船舶涂装机器人大多数都是爬壁机器人，具备体积偏小、方便灵活以及设施简单等众多特征。除此以外，采取多轴机械臂模式的喷涂机器人同样是未来的主要研究方向，其独有的技术完善性以及便利性有着极其广阔的研究前景。机器人应当可以适用于大曲面或者大平面的船舶涂装，并且在针对船体结构舱室与分段结构面实施涂装作业的时候，应当具备更加强的空间机动力以及智能化程度。所以，未来需要研发出功能更加多样化的机器人，以更加好的满足各式各样的任务要求;经由搭载模块化的零件，确保机器人同时具备船舶清潔以及喷涂的能力，符合各项作业需求。为了达到机器人作业设备及系统的集成化，应开发出相应的集成控制软件，主要包含工艺状态在线显示、机器人轨迹离线编程规划、手动示教以及工艺数据库等等。基于离线规划和仿真编程软件的功能，更好地完成喷头喷涂的操作控制以及机器人的运动控制，在及时追踪喷涂部件的过程中，以喷涂面为基准对喷枪的角度以及方向进行调整。
4 船舶制造中机器人技术应用的发展趋势
近几年内，全球船舶制造业进入到结构转型的“加速期”;并且制造业正在向着智能化、网络化以及数字化的方向不断发展。除此以外，近年来劳动力成本不断增加，因此船舶制造企业不得不将“目光”转向于日益兴起的机器人技术。现阶段，我们国家的部分船舶制造企业已经将机器人应用于焊接、涂装等环节。将来，必定会有更多的机器人被运用于船舶制造的装配、焊接、检验和喷涂等工序中。随着新一轮产业革命和技术变革的迅速蔓延，智能化、自动化、集成化以及精细化等是未来船舶制造业发展的主流趋势。
伴随人工智能、云计算、大数据以及物联网等先进技术与机器人技术的深度结合，机器人技术必定会迎来巨大的创新。在“中国制造2025”、“工业4.0”等国家战略的支撑下，应不断加大机器人的普及和应用力度，从而增强船舶制造的自动化水平。
5 结论
综上所述，近年来船舶制造业深受各类问题的影响，比如工作负担大、工作环境差、制造偏差大、工作效率低以及人才外流等等，进而导致船舶制造业难以取得明显的发展。但是，将机器人技术应用于船舶制造环节，不但在很大程度上降低了工人的劳动强度，而且还有效改善了船舶制造的流程。如此，既有利于加强船舶制造的效率和质量，又有利于降低制造成本、确保按期完工，进而增强船舶制造企业的综合竞争力。
参考文献：
[1]钟亦.国产管焊机器人在我国船舶制造中应用日趋成熟[J].现代焊接，2015（04）：29-30.
[2]朱维金，刘长斌，刘晓姣，等.浅谈影响工业机器人应用船舶制造业的因素[J].科技创新导报，2013（11）：63.
[3]桂纪军.船舶制造焊接机器人应用关键技术分析[J].船舶物资与市场，2020（04）：45-46.
（江南造船（集团）有限责任公司，上海 崇明201913）
关键词：机器人;船舶制造;应用
1 引言
最近几年，国内的劳动力成本不断增加，“人口红利”已不复存在，船舶制造企业在人工成本层面不再具有任何优势;更有甚者，船舶制造具有“脏、苦、危、累”的特征，对工人的吸引力比较低。目前，国内船舶制造行业正面对着“民工荒”的严峻挑战，亟待机器人技术的应用，以有效化解“民工荒”的困境。
2 中国工业机器人发展现状
相关数据显示：2019年，国内工业机器人的销售总量超过14万台，较2018年降低8.6%。其中，自主品牌的销售总量大约为4.5万台，较2018年增加0.8%;外资品牌的销售总量大约为9.9万台，较2018年降低12.2%。相较于2018年，自主品牌的销售数量即使增幅比较小，然而仍然维持着增长态势;外资品牌的销售总量出现了较大幅度的下滑。即使现阶段外资品牌依然占据着我们国家工业机器人的主要市场，然而最近几年时间内，伴随国家对机器人领域的高度重视，国内机器人行业迅猛发展，自主品牌在市场中所占的比重逐年递增，且与外资品牌间的差距正在不断变小。
3 船舶制造中机器人技术的应用
3.1 焊接机器人在船舶制造中的应用
现阶段，焊接机器人在船舶制造中的应用通常首先是在底座上固定好焊接机器人，接着根据焊枪的具体位置实施焊接，主要运用在直线形与环形的焊缝上，但是在三维曲线、拐角形以及曲面形焊缝中的应用相对偏少。对于复杂柔性焊接制造系统，国外已进行大量的研究，且取得了很多成果。比如：日本为了能够加强自身船舶制造业的全球竞争性，设计出集信息、创新以及物联网等于一体的“i-Shipping”理论架构。2012年，三菱重工成功开发出自动离线引导系统“3D-CAD MATES”，同时将其运用于船舶制造过程，可用船型主要涉及LPG、VLCC以及LNG等等，可以达到槽型四周部件的自动化焊接。2018年，韩国现代重工在自动化、物联网等技术的前提下，成功研制出双曲面弯板加工机器人系统，应用六轴多关节机器人与高频电流感应加热系统，此系统能够自行反映加热轨迹，可以完成3D曲面成形的自动加工，有效化解了标准化弯板加工流程的问题。
3.2 水下机器人在船舶制造中的应用
船体四周存在的各类附着物，不仅使得船舶自身的重量有大幅增加，而且还导致油耗的不断增长。水下机器人在船舶中的应用，可以有效解决传统机器人速度慢、适应力差等各类问题，配合使用旋转固定的小钢刷，可以更高效率的清除船舶底部的附着物，进而实现船体清刷的目标。
水下机器人，主要是由机械本体、控制系统和清刷作业设备三个部分组成。其具体工作机理如下：将可以自由移动的小车摆放于船舶甲板上，其可以使得水下机器人自行在船体的外表进行上下运动，有效规避了机器人永远吸力造成的上下运动受阻的现象，同时运输效率相对较高。小车上不仅装有控制柜与CRT显示器，而且还具有相应的动力源及卷扬设备。通过水下机器人带有的摄像机，显示器可以及时展现机器人的实际工作环境和状况，确保操作人员可以第一时间掌握水下机器人的具体状况。伴随水下机器人不断地进行上下移动，卷扬设备可以根据实际情况及时性收放保护缆绳，同时向水下机器人输送动力与控制电缆;动力源可以把动力来源运送给水下机器人用以移动及清刷。在水下机器人爬上船体以后，首先进行从上到下的移动，在抵达船舶低端以后，水下机器人再旋转180°，接着再进行从下到上的移动，主要经过2条履带，实现机器人转变的运动，清洗刷是水下机器人必不可少的作业设备，其通过单相电容将异步电机带动，分别带动2个钢丝刷，进行旋转运动，水下机器人边移动、边清刷，重复循环，直至完成船舶船体的清刷工作。
3.3 涂装机器人在船舶制造中的应用
如果要想成功实现涂装机器人在船舶制造中的高效应用，必须应确定其用途，船舶涂装作业主要涉及船坞涂装、总段和分段涂装等等，此便需要确定机器人应用的具体类型，同时还有明确对应的技术指标和环境要求。现阶段，已普及应用的船舶涂装机器人大多数都是爬壁机器人，具备体积偏小、方便灵活以及设施简单等众多特征。除此以外，采取多轴机械臂模式的喷涂机器人同样是未来的主要研究方向，其独有的技术完善性以及便利性有着极其广阔的研究前景。机器人应当可以适用于大曲面或者大平面的船舶涂装，并且在针对船体结构舱室与分段结构面实施涂装作业的时候，应当具备更加强的空间机动力以及智能化程度。所以，未来需要研发出功能更加多样化的机器人，以更加好的满足各式各样的任务要求;经由搭载模块化的零件，确保机器人同时具备船舶清潔以及喷涂的能力，符合各项作业需求。为了达到机器人作业设备及系统的集成化，应开发出相应的集成控制软件，主要包含工艺状态在线显示、机器人轨迹离线编程规划、手动示教以及工艺数据库等等。基于离线规划和仿真编程软件的功能，更好地完成喷头喷涂的操作控制以及机器人的运动控制，在及时追踪喷涂部件的过程中，以喷涂面为基准对喷枪的角度以及方向进行调整。
4 船舶制造中机器人技术应用的发展趋势
近几年内，全球船舶制造业进入到结构转型的“加速期”;并且制造业正在向着智能化、网络化以及数字化的方向不断发展。除此以外，近年来劳动力成本不断增加，因此船舶制造企业不得不将“目光”转向于日益兴起的机器人技术。现阶段，我们国家的部分船舶制造企业已经将机器人应用于焊接、涂装等环节。将来，必定会有更多的机器人被运用于船舶制造的装配、焊接、检验和喷涂等工序中。随着新一轮产业革命和技术变革的迅速蔓延，智能化、自动化、集成化以及精细化等是未来船舶制造业发展的主流趋势。
伴随人工智能、云计算、大数据以及物联网等先进技术与机器人技术的深度结合，机器人技术必定会迎来巨大的创新。在“中国制造2025”、“工业4.0”等国家战略的支撑下，应不断加大机器人的普及和应用力度，从而增强船舶制造的自动化水平。
5 结论
综上所述，近年来船舶制造业深受各类问题的影响，比如工作负担大、工作环境差、制造偏差大、工作效率低以及人才外流等等，进而导致船舶制造业难以取得明显的发展。但是，将机器人技术应用于船舶制造环节，不但在很大程度上降低了工人的劳动强度，而且还有效改善了船舶制造的流程。如此，既有利于加强船舶制造的效率和质量，又有利于降低制造成本、确保按期完工，进而增强船舶制造企业的综合竞争力。
参考文献：
[1]钟亦.国产管焊机器人在我国船舶制造中应用日趋成熟[J].现代焊接，2015（04）：29-30.
[2]朱维金，刘长斌，刘晓姣，等.浅谈影响工业机器人应用船舶制造业的因素[J].科技创新导报，2013（11）：63.
[3]桂纪军.船舶制造焊接机器人应用关键技术分析[J].船舶物资与市场，2020（04）：45-46.
（江南造船（集团）有限责任公司，上海 崇明201913）