工業(yè)機器人裝備技術(shù)

工業(yè)機器人裝備技術(shù)1、工業(yè)機器人的概念、工業(yè)機器人的概念2、工業(yè)機器人的誕生與發(fā)展、工業(yè)機器人的誕生與發(fā)展2.1、機器人的由來2.2、工業(yè)機器人的誕生2.3、示教再現(xiàn)工業(yè)機器人2.4、工業(yè)機器人的發(fā)展3、工業(yè)機器人的構(gòu)造、分類及控制技術(shù)、工業(yè)機器人的構(gòu)造、分類及控制技術(shù)3.1、工業(yè)機器人的構(gòu)造3.2、工業(yè)機器人的分類3.2、工業(yè)機器人控制技術(shù)4、工業(yè)機器人技術(shù)特點、工業(yè)機器人技術(shù)特點4.1、技術(shù)先進的工業(yè)機器人4.2、技術(shù)升級的工業(yè)機器人4.3、工業(yè)機器人與自動化成套設(shè)備5、工業(yè)機器人在世界各國的發(fā)展與應(yīng)用、工業(yè)機器人在世界各國的發(fā)展與應(yīng)用5.1、工業(yè)機器人在發(fā)達國家的發(fā)展與應(yīng)用5.2、工業(yè)機器人在中國的發(fā)展與應(yīng)用5.3、工業(yè)機器人的在不同領(lǐng)域的應(yīng)用5.4、工業(yè)機器人的應(yīng)用舉例11、工業(yè)機器人的概念工業(yè)機器人的概念工業(yè)機器人是面向工業(yè)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械手或多自由度的機器人手或多自由度的機器人。工業(yè)機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現(xiàn)各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預(yù)先編排的程序運行，現(xiàn)代的工業(yè)機器人還可以根據(jù)人工智能制定的原則綱領(lǐng)行動。圖01工業(yè)機器人22、工業(yè)機器人的誕生與發(fā)展2.1 機器人的由來機器人的由來1920年捷克作家卡雷爾查培克在其劇本羅薩姆的萬能機器人中最早使用機器人一詞，劇中機器人“Robot”這個詞的本意是苦力苦力，即劇作家筆下的一個具有人的外表，特征和功能的機器，是一種人造的勞力。圖02羅薩姆的萬能機器人3工業(yè)機器人的研究源于遙控機械手和數(shù)控機床遙控機械手和數(shù)控機床的研發(fā)。20世紀(jì)50年代以后，美國橡樹嶺國家實驗室開始研究能搬運核原料的遙控操縱機械手搬運核原料的遙控操縱機械手，這是一種主從型控制系統(tǒng)，主機械手的運動。系統(tǒng)中加入力反饋力反饋，可使操作者獲知施加力的大小，主從機械手之間有防護墻隔開，操作者可通過觀察窗或閉路電視對從機械手操作機進行有效的監(jiān)視，主從機械手系統(tǒng)的出現(xiàn)為機器人的產(chǎn)生為近代機器人的設(shè)計與制造作了鋪墊。2.2 工業(yè)機器人的誕生工業(yè)機器人的誕生4與此同時，出于高效研制和生產(chǎn)新型軍用飛機的需要，美國發(fā)起的對數(shù)控機床數(shù)控機床的研制。這項研究工作把當(dāng)時成熟的伺服技術(shù)伺服技術(shù)與當(dāng)時新興發(fā)展起來的計算機技術(shù)結(jié)合起來。1954年美國戴沃爾最早提出了工業(yè)機器人的概念，并申請了專利。1959年第一臺工業(yè)機器人在美國誕生（Unimation），開創(chuàng)了機器人發(fā)展的新紀(jì)元。圖03機械手52.3 示教再現(xiàn)工業(yè)機器人示教再現(xiàn)工業(yè)機器人戴沃爾提出的工業(yè)機器人有以下特點:將數(shù)控的伺服軸與遙控操縱器的連桿機構(gòu)聯(lián)接在一起，預(yù)先設(shè)定的機械手動作經(jīng)編程輸入后，系統(tǒng)就可以離開人的輔助而獨立運行。這種機器人還可以接受示教而完成各種簡單的重復(fù)動作，示教過程中，機械手可依次通過工作任務(wù)的各個位置，這些位置序列全部記錄在存儲器內(nèi)，任務(wù)的執(zhí)行過程中，機器人的各個關(guān)節(jié)在伺服驅(qū)動下依次再現(xiàn)上述位置，故這種機器人的主要技術(shù)功能被稱為“可編程可編程”和和“示教再現(xiàn)示教再現(xiàn)”。現(xiàn)有的機器人差不多都采用這種控制方式。1962年美國推出的一些工業(yè)機器人的控制方式與數(shù)控機床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。62.4 工業(yè)機器人的發(fā)展工業(yè)機器人的發(fā)展工業(yè)機器人的發(fā)展可分為三代：第一代為示教再現(xiàn)型工業(yè)機器人，工業(yè)機器人有部分電腦化控制能力，但人為工業(yè)機器人做決策。（尤曼特）第二代為感覺工業(yè)機器人，人發(fā)出任務(wù)指令后，工業(yè)機器人發(fā)揮自己的智慧完成工作，不用實時跟蹤指導(dǎo)。（如有視覺傳感器的、能識別與定位的工業(yè)機器人系統(tǒng)。）第三代為智能工業(yè)機器人，工業(yè)機器人具有意識，幾乎不必由人來控制。當(dāng)今工業(yè)機器人技術(shù)正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業(yè)環(huán)境的自適應(yīng)能力的方向發(fā)展73、工業(yè)機器人構(gòu)造與分類、工業(yè)機器人構(gòu)造與分類 3.1 工業(yè)機器人的構(gòu)造工業(yè)機器人的構(gòu)造工業(yè)機器人由主體、驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)三個基本部分組成。主體即機座和執(zhí)行機構(gòu)，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構(gòu)。大多數(shù)工業(yè)機器人有36個運動自由度，其中腕部通常有13個運動自由度；驅(qū)動系統(tǒng)包括動力裝置和傳動機構(gòu)，用以使執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)生相應(yīng)的動作；控制系統(tǒng)是按照輸入的程序?qū)︱?qū)動系統(tǒng)和執(zhí)行機構(gòu)發(fā)出指令信號，并進行控制。3.2 工業(yè)機器人的分類工業(yè)機器人的分類工業(yè)機器人按程序輸入方式區(qū)分有編程輸入型和示教輸入型兩類。83.3 工業(yè)機器人控制技術(shù)工業(yè)機器人控制技術(shù)機器人控制系統(tǒng)是機器人的大腦，是決定機器人功能和性能的主要因素。工業(yè)機器人控制技術(shù)的主要任務(wù)就是控制工業(yè)機器人在工作空間中的運動位置、姿態(tài)和軌跡、操作順序及動作的時間等。具有編程簡單、軟件菜單操作、友好的人機交互界面、在線操作提示和使用方便等特點。關(guān)鍵技術(shù)包括：1.開放性模塊化的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)2.模塊化層次化的控制器軟件系統(tǒng)3.機器人的故障診斷與安全維護技術(shù)4.網(wǎng)絡(luò)化機器人控制器技術(shù)94、工業(yè)機器人技術(shù)特點、工業(yè)機器人技術(shù)特點 4.1 技術(shù)先進的工業(yè)機器人技術(shù)先進的工業(yè)機器人技術(shù)先進工業(yè)機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應(yīng)用開發(fā)等先進制造技術(shù)于一體，通過對過程實施檢測、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，實現(xiàn)增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低成本、減少資源消耗和環(huán)境污染，是工業(yè)自動化水平的最高體現(xiàn)。4.2 技術(shù)升級工業(yè)機器人技術(shù)升級工業(yè)機器人技術(shù)升級工業(yè)機器人與自動化成套裝備具備精細制造、精細加工以及柔性生產(chǎn)等技術(shù)特點，是繼動力機械、計算機之后，出現(xiàn)的全面延伸人的體力和智力的新一代生產(chǎn)工具，是實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)字化、自動化、網(wǎng)絡(luò)化以及智能化的重要手段。10 4.3 工業(yè)機器人與自動化成套設(shè)備工業(yè)機器人與自動化成套設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域廣泛工業(yè)機器人與自動化成套裝備是生產(chǎn)過程的關(guān)鍵設(shè)備，可用于制造、安裝、檢測、物流等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，并廣泛應(yīng)用于汽車整車及汽車零部件、工程機械、軌道交通、低壓電器、電力、IC裝備、軍工、煙草、金融、醫(yī)藥、冶金及印刷出版等眾多行業(yè)，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。技術(shù)綜合性強工業(yè)機器人與自動化成套技術(shù)，集中并融合了多項學(xué)科，涉及多項技術(shù)領(lǐng)域，包括工業(yè)機器人控制技術(shù)、機器人動力學(xué)及仿真、機器人構(gòu)建有限元分析、激光加工技術(shù)、模塊化程序設(shè)計、智能測量、建模加工一體化、工廠自動化以及精細物流等先進制造技術(shù)，技術(shù)綜合性強。115、工業(yè)機器人在世界各國的發(fā)展與應(yīng)用、工業(yè)機器人在世界各國的發(fā)展與應(yīng)用 5.1、工業(yè)機器人在發(fā)達國家的發(fā)展與應(yīng)用、工業(yè)機器人在發(fā)達國家的發(fā)展與應(yīng)用80年代起，在主要工業(yè)國家，工業(yè)機器人已成為一種相對成熟的技術(shù)。工業(yè)機器人產(chǎn)品在工業(yè)中開始普及應(yīng)用。目前，在發(fā)達國家中，工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線成套設(shè)備已成為自動化裝備的主流及未來的發(fā)展方向。國外汽車行業(yè)、電子電器行業(yè)、工程機械等行業(yè)已經(jīng)大量使用工業(yè)機器人自動化生產(chǎn)線，以保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀(jì)的工業(yè)機器人的使用實踐表明，工業(yè)機器人的普及是實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，提高社會生產(chǎn)效率，推動企業(yè)和社會生產(chǎn)力發(fā)展的有效手段。12 5.2、工業(yè)機器人在中國的發(fā)展與應(yīng)用、工業(yè)機器人在中國的發(fā)展與應(yīng)用和有著“機器人王國”之稱的日本相比，我國有著截然不同的基本國情，那就是人口多，勞動力過剩。刺激日本發(fā)展工業(yè)機器人的根本動力就在于要解決勞動力嚴(yán)重短缺的問題。所以，我國工業(yè)機器人起步晚發(fā)展緩。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現(xiàn)工業(yè)自動化，提高社會生產(chǎn)效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發(fā)展工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)，引進國外技術(shù)和設(shè)備，培養(yǎng)人才，打開市場。日本工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)的輝煌得益于本國政府的鼓勵政策，我國在十一五綱要中也體現(xiàn)出了對發(fā)展工業(yè)機器人的大力支持。中國的工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)在不斷的進步中，但和國際同行相比，差距依舊明顯。從市場占有率來說，更無法相提并論。工業(yè)機器人很多核心技術(shù)，目前我們尚未掌握，這是影響我國機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的一個重要瓶頸。13 5.3、工業(yè)機器人在不同領(lǐng)域應(yīng)用、工業(yè)機器人在不同領(lǐng)域應(yīng)用工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)業(yè)，或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè)，例如在沖壓、壓力鑄造、熱處理、焊接、涂裝、塑料制品成形、機械加工和簡單裝配等工序上，以及在原子能工業(yè)等部門中，完成對人體有害物料的搬運或工藝操作。60年代初，美國研制成功兩種工業(yè)機器人，并很快地在工業(yè)生產(chǎn)中得到應(yīng)用；1969年，美國通用汽車公司用21臺工業(yè)機器人組成了焊接轎車車身的自動生產(chǎn)線。此后，各工業(yè)發(fā)達國家都很重視研制和應(yīng)用工業(yè)機器人。由于工業(yè)機器人具有一定的通用性和適應(yīng)性，能適應(yīng)多品種中、小批量的生產(chǎn)，70年代起，常與數(shù)控機床結(jié)合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統(tǒng)的組成部分。145.4、工業(yè)機器人在不同領(lǐng)域的應(yīng)用舉例、工業(yè)機器人在不同領(lǐng)域的應(yīng)用舉例點焊機器人點焊機器人焊接機器人具有性能穩(wěn)定、工作空間大、運動速度快和負荷能力強等特點，焊接質(zhì)量明顯優(yōu)于人工焊接，大大提高了點焊作業(yè)的生產(chǎn)率。點焊機器人主要用于汽車整車的焊接工作，生產(chǎn)過程由各大汽車主機廠負責(zé)完成。國際工業(yè)機器人企業(yè)憑借與各大汽車企業(yè)的長期合作關(guān)系，向各大型汽車生產(chǎn)企業(yè)提供各類點焊機器人單元產(chǎn)品并以焊接機器人與整車生產(chǎn)線配套形式進入中國，在該領(lǐng)域占據(jù)市場主導(dǎo)地位。圖04點焊機器人流水線15弧焊機器人弧焊機器人主要應(yīng)用于各類汽車零部件的焊接生產(chǎn)。在該領(lǐng)域，國際大型工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。公司主要從事弧焊機器人成套裝備的生產(chǎn)，根據(jù)各類項目的不同需求，自行生產(chǎn)成套裝備中的機器人單元產(chǎn)品，也可向大型工業(yè)機器人企業(yè)采購并組成各類弧焊機器人成套裝備。在該領(lǐng)域，公司與國際大型工業(yè)機器人生產(chǎn)企業(yè)既是競爭亦是合作關(guān)系。圖05弧焊機器人16激光加工機器人激光加工機器人激光加工機器人是將機器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過高精度工業(yè)機器人實現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。本系統(tǒng)通過示教盒進行在線操作，也可通過離線方式進行編程。該系統(tǒng)通過對加工工件的自動檢測，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線，也可以利用CAD數(shù)據(jù)直接加工?？捎糜诠ぜ募す獗砻嫣幚怼⒋蚩?、焊接和模具修復(fù)等。圖06激光加工機器人17真空機器人真空機器人真空機器人是一種在真空環(huán)境下工作的機器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。真空機械手難進口、受限制、用量大、通用性強，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機的研發(fā)進度和整機產(chǎn)品競爭力的關(guān)鍵技術(shù)。而且國外對中國買家嚴(yán)加審查，歸屬于禁運產(chǎn)品目錄，真空機械手已成為嚴(yán)重制約我國半導(dǎo)體設(shè)備整機裝備制造的“卡脖子”問題。直驅(qū)型真空機器人技術(shù)屬于原始創(chuàng)新技術(shù)。18機器人應(yīng)用實例機器人應(yīng)用實例1富士康百萬機器人3年取代流水線工人2沈陽車床廠CAK3675機器人流水線3實驗：從生產(chǎn)，庫存到運輸，上標(biāo)，分銷，整個流程都交給LabVIEW和LEGONXT機器人4AldebaranRoboticsNao5HRP-4C機器人跳舞19