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2、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)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4.1、技術(shù)先進(jìn)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5.1、工業(yè)機器人在發(fā)達(dá)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)機器人是面向工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節(jié)機械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，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，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，可使操作者獲知施加力的大小，主從機械手之間有防護(hù)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(jìn)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)控機床的研制。這項研究工作把當(dāng)時成熟的伺服技術(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”和“示教再現(xiàn)”?，F(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

3.1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3～6個運動自由度，其中腕部通常有1～3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(jìn)行控制。3.2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)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(hù)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

4.1技術(shù)先進(jìn)的工業(yè)機器人技術(shù)先進(jìn)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(jìn)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)機器人與自動化成套裝備具備精細(xì)制造、精細(xì)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。104.3工工業(yè)業(yè)機器器人與與自動動化成成套設(shè)設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)領(lǐng)域廣廣泛工工業(yè)機機器人人與自自動化化成套套裝備備是生生產(chǎn)過過程的的關(guān)鍵鍵設(shè)備備，可可用于于制造造、安安裝、、檢測測、物物流等等生產(chǎn)產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)，并并廣泛泛應(yīng)用用于汽汽車整整車及及汽車車零部部件、、工程程機械械、軌軌道交交通、、低壓壓電器器、電電力、、IC裝備備、軍軍工、、煙草草、金金融、、醫(yī)藥藥、冶冶金及及印刷刷出版版等眾眾多行行業(yè)，，應(yīng)用用領(lǐng)域域非常常廣泛泛。技術(shù)綜綜合性性強工工業(yè)機機器人人與自自動化化成套套技術(shù)術(shù)，集集中并并融合合了多多項學(xué)學(xué)科，，涉及及多項項技術(shù)術(shù)領(lǐng)域域，包包括工工業(yè)機機器人人控制制技術(shù)術(shù)、機機器人人動力力學(xué)及及仿真真、機機器人人構(gòu)建建有限限元分分析、、激光光加工工技術(shù)術(shù)、模模塊化化程序序設(shè)計計、智智能測測量、、建模模加工工一體體化、、工廠廠自動動化以以及精精細(xì)物物流等等先進(jìn)進(jìn)制造造技術(shù)術(shù)，技技術(shù)綜綜合性性強。。115、、工工業(yè)業(yè)機機器器人人在在世世界界各各國國的的發(fā)發(fā)展展與與應(yīng)應(yīng)用用5.1、、工工業(yè)業(yè)機機器器人人在在發(fā)發(fā)達(dá)達(dá)國國家家的的發(fā)發(fā)展展與與應(yīng)應(yīng)用用80年年代代起起，，在在主主要要工工業(yè)業(yè)國國家家，，工工業(yè)業(yè)機機器器人人已已成成為為一一種種相相對對成成熟熟的的技技術(shù)術(shù)。。工工業(yè)業(yè)機機器器人人產(chǎn)產(chǎn)品品在在工工業(yè)業(yè)中中開開始始普普及及應(yīng)應(yīng)用用。。目前前，，在在發(fā)發(fā)達(dá)達(dá)國國家家中中，，工工業(yè)業(yè)機機器器人人自自動動化化生生產(chǎn)產(chǎn)線線成成套套設(shè)設(shè)備備已已成成為為自自動動化化裝裝備備的的主主流流及及未未來來的的發(fā)發(fā)展展方方向向。。國國外外汽汽車車行行業(yè)業(yè)、、電電子子電電器器行行業(yè)業(yè)、、工工程程機機械械等等行行業(yè)業(yè)已已經(jīng)經(jīng)大大量量使使用用工工業(yè)業(yè)機機器器人人自自動動化化生生產(chǎn)產(chǎn)線線，，以以保保證證產(chǎn)產(chǎn)品品質(zhì)質(zhì)量量，，提提高高生生產(chǎn)產(chǎn)效效率率，，同同時時避避免免了了大大量量的的工工傷傷事事故故。。全全球球諸諸多多國國家家近近半半個個世世紀(jì)紀(jì)的的工工業(yè)業(yè)機機器器人人的的使使用用實實踐踐表表明明，，工工業(yè)業(yè)機機器器人人的的普普及及是是實實現(xiàn)現(xiàn)自自動動化化生生產(chǎn)產(chǎn)，，提提高高社社會會生生產(chǎn)產(chǎn)效效率率，，推推動動企企業(yè)業(yè)和和社社會會生生產(chǎn)產(chǎn)力力發(fā)發(fā)展展的的有有效效手手段段。。125.2、、工工業(yè)業(yè)機機器器人人在在中中國國的的發(fā)發(fā)展展與與應(yīng)應(yīng)用用和有有著著““機機器器人人王王國國””之之稱稱的的日日本本相相比比，，我我國國有有著著截截然然不不同同的的基基本本國國情情，，那那就就是是人人口口多多，，勞勞動動力力過過剩剩。。刺刺激激日日本本發(fā)發(fā)展展工工業(yè)業(yè)機機器器人人的的根根本本動動力力就就在在于于要要解解決決勞勞動動力力嚴(yán)嚴(yán)重重短短缺缺的的問問題題。。所所以以，，我我國國工工業(yè)業(yè)機機器器人人起起步步晚晚發(fā)發(fā)展展緩緩。。但但是是正正如如前前所所述述，，廣廣泛泛使使用用機機器器人人是是實實現(xiàn)現(xiàn)工工業(yè)業(yè)自自動動化化，，提提高高社社會會生生產(chǎn)產(chǎn)效效率率的的一一種種十十分分重重要要的的途途徑徑。。我我國國正正在在努努力力發(fā)發(fā)展展工工業(yè)業(yè)機機器器人人產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)，，引引進(jìn)進(jìn)國國外外技技術(shù)術(shù)和和設(shè)設(shè)備備，，培培養(yǎng)養(yǎng)人人才才，，打打開開市市場場。。日日本本工工業(yè)業(yè)機機器器人人產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)的的輝輝煌煌得得益益于于本本國國政政府府的的鼓鼓勵勵政政策策，，我我國國在在十十一一五五綱綱要要中中也也體體現(xiàn)現(xiàn)出出了了對對發(fā)發(fā)展展工工業(yè)業(yè)機機器器人人的的大大力力支支持持。。中國國的的工工業(yè)業(yè)機機器器人人產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)在在不不斷斷的的進(jìn)進(jìn)步步中中，，但但和和國國際際同同行行相相比比，，差差距距依依舊舊明明顯顯。。從從市市場場占占有有率率來來說說，，更更無無法法相相提提并并論論。。工工業(yè)業(yè)機機器器人人很很多多核核心心技技術(shù)術(shù)，，目目前前我我們們尚尚未未掌掌握握，，這這是是影影響響我我國國機機器器人人產(chǎn)產(chǎn)業(yè)業(yè)發(fā)發(fā)展展的的一一個個重重要要瓶瓶頸頸。。135.3、、工工業(yè)業(yè)機機器器人人在在不不同同領(lǐng)領(lǐng)域域應(yīng)應(yīng)用用工業(yè)業(yè)機機器器人人在在工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)中中能能代代替替人人做做某某些些單單調(diào)調(diào)、、頻頻繁繁和和重重復(fù)復(fù)的的長長時時間間作作業(yè)業(yè)，，或或是是危危險險、、惡惡劣劣環(huán)環(huán)境境下下的的作作業(yè)業(yè)，例例如如在在沖沖壓壓、、壓壓力力鑄鑄造造、、熱熱處處理理、、焊焊接接、、涂涂裝裝、、塑塑料料制制品品成成形形、、機機械械加加工工和和簡簡單單裝裝配配等等工工序序上上，，以以及及在在原原子子能能工工業(yè)業(yè)等等部部門門中中，，完完成成對對人人體體有有害害物物料料的的搬搬運運或或工工藝藝操操作作。。60年年代代初初，，美美國國研研制制成成功功兩兩種種工工業(yè)業(yè)機機器器人人，，并并很很快快地地在在工工業(yè)業(yè)生生產(chǎn)產(chǎn)中中得得到到應(yīng)應(yīng)用用；；1969年年，，美美國國通通用用汽汽車車公公司司用用21臺臺工工業(yè)業(yè)機機器器人人組組成成了了焊焊接接轎轎車車車車身身的的自自動動生生產(chǎn)產(chǎn)線線。。此此后后，，各各工工業(yè)業(yè)發(fā)發(fā)達(dá)達(dá)國國家家都都很很重重視視研研制制和和應(yīng)應(yīng)用用工工業(yè)業(yè)機機器器人人。。由于于工工業(yè)業(yè)機機器器人人具具有有一一定定的的通通用用性性和和適適應(yīng)應(yīng)性性，，能能適適應(yīng)應(yīng)多多品品種種中中、、小小批批量量的的生生產(chǎn)產(chǎn)，，70年年代代起起，，常常與與數(shù)數(shù)控控機機床床結(jié)結(jié)合合在在一一起起，，成成為為柔柔性性制制造造單單元元或或柔柔性性制制造造系系統(tǒng)統(tǒng)的的組組成成部部分分。。145.4、、工工業(yè)業(yè)機機器器人人在在不不同同領(lǐng)領(lǐng)域域的的應(yīng)應(yīng)用用舉舉例例點焊焊機機器器人人焊接接機機器器人人具具有有性性能能穩(wěn)穩(wěn)定定、、工工作作空空間間大大、、運運動動速速度度快快和和負(fù)負(fù)荷荷能能力力強強等等特特點點，，焊焊接接質(zhì)質(zhì)量量明明顯顯優(yōu)優(yōu)于于人人工工焊焊接接，，大大大大提提高高了了點點焊焊作作業(yè)業(yè)的的生生產(chǎn)產(chǎn)率率。。點焊焊機機器器人人主主要要用用于于汽汽車車整整車車的的焊焊接接工工作作，，生生產(chǎn)產(chǎn)過過程程由由各各大大汽汽車車主主機機廠廠負(fù)負(fù)責(zé)責(zé)完完成成。。國國際際工工業(yè)業(yè)機機器器人人企企業(yè)業(yè)憑憑借借與與各各大大汽汽車車企企業(yè)業(yè)的的長長期期合合作作關(guān)關(guān)系系，，向向各各大大型型汽汽車車生生產(chǎn)產(chǎn)企企業(yè)業(yè)提提供供各各類類點點焊焊機機器器人人單單元元產(chǎn)產(chǎn)品品并并以以焊焊接接機機器器人人與與整整車車生生產(chǎn)產(chǎn)線線配配套套形形式式進(jìn)進(jìn)入入中中國國，，在在該該領(lǐng)領(lǐng)域域占占據(jù)據(jù)市市場場主主導(dǎo)導(dǎo)地地位位。。圖04點點焊焊機器人人流水線線15弧焊機器器人主要應(yīng)用用于各類類汽車零零部件的的焊接生生產(chǎn)。在在該領(lǐng)域域，國際際大型工工業(yè)機器器人生產(chǎn)產(chǎn)企業(yè)主主要以向向成套裝裝備供應(yīng)應(yīng)商提供供單元產(chǎn)產(chǎn)品為主主。公司司主要從從事弧焊焊機器人人成套裝裝備的生生產(chǎn)，根根據(jù)各類類項目的的不同需需求，自自行生產(chǎn)產(chǎn)成套裝裝備中的的機器人人單元產(chǎn)產(chǎn)品，也也可向大大型工業(yè)業(yè)機器人人企業(yè)采采購并組組成各類類弧焊機機器人成成套裝備備。在該該領(lǐng)域，，公司與與國際大大型工業(yè)業(yè)機器人人生產(chǎn)企企業(yè)既是是競爭亦亦是合作作關(guān)系。。圖05弧弧焊機機器人16激光加工工機器人人激光加工工機器人人是將機機器人技技術(shù)應(yīng)用用于激光光加