先進(jìn)制造技術(shù) 課件 第四章 先進(jìn)制造自動化技術(shù)

第4章先進(jìn)制造自動化技術(shù)4.1數(shù)控技術(shù)4.2自動裝配技術(shù)4.3

工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用4.4

其他機(jī)器人及應(yīng)用4.5

柔性制造系統(tǒng)4.6

現(xiàn)代物流與智能物流1.數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的不同階段特點第1階段研究開發(fā)期(1952-1970）第2階段推廣應(yīng)用期(1970-1980)第3階段系統(tǒng)化(1980-1990)第4階段集成化(1990-2000)第5階段網(wǎng)絡(luò)化(2000-2015)第6階段智能化(2015-)典型應(yīng)用數(shù)控車床、銑床加工中心、電加工機(jī)床和成形機(jī)床柔性制造單元;柔性制造系統(tǒng)符合加工機(jī)床5軸聯(lián)動機(jī)床數(shù)字化工廠智能、可重構(gòu)制造系統(tǒng)系統(tǒng)組成電子管、晶體管小規(guī)模集成電路專用CPU芯片多CPU處理器模塊化多處理器開放體系結(jié)構(gòu)工業(yè)危機(jī)賽博物理系統(tǒng)CPS工藝方法簡單加工工藝多種工藝方法完整的加工過程復(fù)合多任務(wù)加工高速、高效加工;微納加工混合高效綠色數(shù)控功能NC數(shù)字邏輯控制2~3軸控制全數(shù)字控制刀具自動交換多軸聯(lián)動控制;人機(jī)界面友好多過程、多任務(wù)復(fù)合化、集成化樣條插補(bǔ)曲面優(yōu)化加工過程管理虛擬、云化自適應(yīng)及智能化驅(qū)動特點步進(jìn)電動機(jī)伺服液壓馬達(dá)直流伺服電動機(jī)交流伺服電動機(jī)總線及直線電機(jī)驅(qū)動高速高精度全數(shù)字、網(wǎng)絡(luò)化高動態(tài)特性;自適應(yīng)自診斷2.數(shù)控系統(tǒng)組成1)機(jī)床本體2)數(shù)控系統(tǒng)3)計算機(jī)數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)3.計算機(jī)數(shù)字控制(CNC)系統(tǒng)1）開放式的數(shù)控系統(tǒng)2）數(shù)控系統(tǒng)的新需求與發(fā)展趨勢3）伺服系統(tǒng)4）數(shù)控編程技術(shù)云化數(shù)控系統(tǒng)的框架結(jié)構(gòu)

開放式、智能化數(shù)控系統(tǒng)開放式的數(shù)控系統(tǒng)納米平滑加工技術(shù)

七軸五聯(lián)動復(fù)合機(jī)床加工大型螺旋槳數(shù)控系統(tǒng)的新需求與發(fā)展趨勢1）向高速、高精度、高可靠性方向發(fā)展2）向多軸聯(lián)動、復(fù)合化方向發(fā)展3）智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展

五軸聯(lián)動精雕機(jī)加工齒輪德瑪吉(DMG)CELOSAPP圖解界面和觸屏操作智能機(jī)床數(shù)控機(jī)床智能化的主要需求機(jī)床智能化關(guān)鍵技術(shù)伺服系統(tǒng)伺服驅(qū)動器基本原理CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程CAD/CAM集成系統(tǒng)數(shù)控編程步驟4.1數(shù)控技術(shù)4.1.1計算機(jī)數(shù)字控制（CNC）系統(tǒng)4.1.2應(yīng)用實例4.1.1計算機(jī)數(shù)字控制（CNC）系統(tǒng)

計算機(jī)數(shù)字控制（CNC）系統(tǒng)是指可通過對數(shù)控系統(tǒng)功能進(jìn)行重新組合、修改、添加或刪減，快速構(gòu)建不同品種和檔次以滿足不同需求的數(shù)控系統(tǒng)。1.主要技術(shù)特征1.能在多平臺運行2.可以根據(jù)不同需求定制系統(tǒng)3.可以與其他系統(tǒng)互操作4.滿足高速，高精度，高可靠性的要求5.滿足多軸聯(lián)動，復(fù)合化的要求6.滿足操作智能化、加工智能化、維護(hù)智能化、管理智能化的要求4.1.2應(yīng)用實例（1）歐盟“TwinControl”孿生控制項目

孿生控制“TwinControl”是歐盟地平線“Horizon2020”框架計劃中項目，“TwinControl”模型集成了進(jìn)給驅(qū)動、數(shù)控等模型以及能耗模型；

能夠?qū)崟r預(yù)測機(jī)床加工及其部件工作狀態(tài)并將數(shù)據(jù)上傳機(jī)床數(shù)據(jù)庫；

通過與對實際監(jiān)測和試驗的數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，進(jìn)行修正與更新。同時將使用數(shù)據(jù)傳給機(jī)床用戶和機(jī)床制造商，使加工過程透明以及進(jìn)一步利用數(shù)據(jù)。歐盟

“TwinControl”孿生控制項目（2）華中數(shù)控的智能數(shù)控系統(tǒng)INC

INC能對指令數(shù)據(jù)、響應(yīng)數(shù)據(jù)以及通過傳感器對外界信號進(jìn)行實時采集和傳輸，因而具有了基本的狀態(tài)感知能力。INC創(chuàng)立了“雙碼聯(lián)控”控制技術(shù)，開辟了數(shù)控機(jī)床智能化新的技術(shù)路線，實現(xiàn)了數(shù)控加工的優(yōu)質(zhì)、高效、安全和綠色。華中9型智能數(shù)控系統(tǒng)架構(gòu)4.2自動裝配技術(shù)4.2.1自動裝配組成與關(guān)鍵技術(shù)4.2.2虛擬裝配4.2.3自動裝配物料運儲與檢測系統(tǒng)自動化4.2.4自動裝配系統(tǒng)視覺識別技術(shù)4.2.5自動裝配技術(shù)應(yīng)用舉例4.2.1自動裝配組成與關(guān)鍵技術(shù)1.自動裝配的設(shè)計(1)干涉碰撞檢測(2)裝配序列規(guī)劃(3)裝配性評價(4)裝配過程仿真2.裝配系統(tǒng)分類(1)裝配工位(2)裝配間(3)裝配中心(4)裝配系統(tǒng)3.自動裝配基礎(chǔ)(1)常用的連接方式及要求(2)產(chǎn)品的自動裝配工藝性(3)裝配流程的確定4.裝配機(jī)器人1.自動裝配的設(shè)計

自動裝配的設(shè)計（DFA-Designforassembly）是一種針對裝配環(huán)節(jié)的統(tǒng)籌兼顧的設(shè)計思想和方法，就是在產(chǎn)品設(shè)計過程中利用各種技術(shù)手段如分析、評價、規(guī)劃、仿真等充分考慮產(chǎn)品的裝配環(huán)節(jié)及其相關(guān)的各種因素的影響，在滿足產(chǎn)品性能與功能的條件下改進(jìn)產(chǎn)品的裝配結(jié)構(gòu)，使設(shè)計出來的產(chǎn)品是可以裝配的，并盡可能降低裝配成本和產(chǎn)品總成本。DFA的體系結(jié)構(gòu)裝配系統(tǒng)分類具體組成及特點裝配工位裝配工位是裝配設(shè)備的最小單位。自動化的裝配工位一般用來作為一個大的系列裝配的一個環(huán)節(jié)。其產(chǎn)生率很高，但是當(dāng)產(chǎn)品變化時它的柔性較小，所以柔性裝配工位以裝配機(jī)器人為主體。裝配間裝配間是一個獨立的柔性自動化裝配工位。裝配間適合中批量生產(chǎn)的裝配工件，其中心是一臺裝配機(jī)器人。裝配中心裝配間和外部的備料庫、輔助設(shè)備以及裝配工具統(tǒng)稱為裝配中心。其作為一個獨立的、自動化的高架倉庫。儲倉的物流和信息流由計算機(jī)管理裝配系統(tǒng)配系統(tǒng)是各種裝配設(shè)備聯(lián)接在一起的總稱，一套裝配系統(tǒng)包括物流和信息流。在這種系統(tǒng)中應(yīng)注意在手工工位和自動化工位之間應(yīng)該留有較大的中間緩沖儲備倉4.2.1自動裝配組成與關(guān)鍵技術(shù)

自動裝配基礎(chǔ)常用的連接方式連接方式有：折邊、鑲嵌或插入、溶入等。按照連接方法的自動化實現(xiàn)的程度由高到低，可分壓入、凸緣連接、溶入、焊接、鉚釘、螺紋連接、翻邊或咬接、折邊、鑲嵌或插入、填充、開槽、鉚接、鉸接、釘夾、粘接產(chǎn)品的自動裝配工藝性單個零件、部件和產(chǎn)品適合自動化裝配的形狀為層疊式和鳥巢式的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可以區(qū)分為分立式與集成式。集成式可以實現(xiàn)元件最少，維修也方便層疊式的裝配是零件進(jìn)行堆積；鳥巢式的裝配是以一個零件為基礎(chǔ)，其余的零件都安裝在此零件之上。裝配流程的確定對復(fù)雜的產(chǎn)品經(jīng)常必須首先裝配子部件，即裝配過程是多階段進(jìn)行的。按照時間和地點關(guān)系，裝配過程可以劃分為串聯(lián)裝配、時間上平行的裝配、在時間上和地點上都相互獨立的裝配、在時間上獨立，地點相互聯(lián)系的裝配。1.典型的聯(lián)接動作2.產(chǎn)品的自動裝配工藝性適合自動化裝配的形狀

適合裝配的零件形狀對于經(jīng)濟(jì)的裝配自動化是一個基本的前提；

對于適合自動化裝配的形狀，就單個零件、部件和產(chǎn)品來說層疊式和鳥巢式的結(jié)構(gòu)對于自動化裝配是有利的；

結(jié)構(gòu)方面的另一個區(qū)別是分立式還是集成式。集成方式可以實現(xiàn)元件最少，維修也方便。3.裝配流程的確定

裝配的優(yōu)先權(quán)4.2.2虛擬裝配1虛擬裝配定義虛擬裝配是從產(chǎn)品裝配的視角出發(fā)，綜合利用計算機(jī)輔助設(shè)計技術(shù)、虛擬現(xiàn)實技術(shù)等，建立一個具有較強(qiáng)真實感的虛擬環(huán)境用來進(jìn)行交互式地進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計、裝配操作和規(guī)劃、檢驗和評價產(chǎn)品的裝配性能，并制定合理的裝配方案。4.

裝配機(jī)器人典型的裝配機(jī)器人結(jié)構(gòu)

裝配機(jī)器人由手臂、手（手爪）、控制器、示教盒、傳感器等組成；

裝配機(jī)器人手爪及自動夾緊裝置，可分為機(jī)械夾緊、磁性夾緊、真空夾緊、刺穿式手爪、粘結(jié)式手爪、萬能手爪等4.2.2虛擬裝配1.虛擬裝配定義(1)完成虛擬裝配工藝規(guī)劃(2)實現(xiàn)面向裝配的設(shè)計2.虛擬裝配技術(shù)體系結(jié)構(gòu)(1)以產(chǎn)品設(shè)計為中心(2)以工藝規(guī)劃為中心(3)以虛擬原型為中心3.虛擬裝配的關(guān)鍵技術(shù)虛擬裝配設(shè)計環(huán)境

開發(fā)了虛擬裝配設(shè)計環(huán)境（VirtualAssembly

DesignEnvironment，VADE）

VADE通過建立一個用于裝配規(guī)劃和評價的虛擬環(huán)境來探索產(chǎn)品裝配過程中應(yīng)用虛擬現(xiàn)實技術(shù)的可能性，設(shè)計人員在產(chǎn)品設(shè)計初期便可并行考慮產(chǎn)品裝/拆相關(guān)環(huán)節(jié)，避免相應(yīng)的設(shè)計缺陷。VADE應(yīng)用結(jié)構(gòu)虛擬裝配的關(guān)鍵技術(shù)序號關(guān)鍵技術(shù)要點1虛擬環(huán)境中的模型建模及數(shù)據(jù)交換用虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)的虛擬裝配系統(tǒng)，需要將CAD零部件模型及其相關(guān)信息轉(zhuǎn)換后導(dǎo)入到虛擬環(huán)境，實現(xiàn)交互操作2裝配/拆卸規(guī)劃技術(shù)工藝設(shè)計人員根據(jù)經(jīng)驗、知識在虛擬裝配環(huán)境中交互地對產(chǎn)品的三維模型進(jìn)行試裝/拆卸，規(guī)劃零部件裝配/拆卸順序，記錄并檢查裝配/拆卸路徑，驗證工裝夾具的工作空間并確定裝配/拆卸操作方法，驗證裝配、拆卸方案，最終得到合理的裝配方案3裝配規(guī)劃優(yōu)化技術(shù)借助優(yōu)化算法搜索裝配順序，通過確量化指標(biāo)進(jìn)行評價，最終實現(xiàn)對裝配規(guī)劃的優(yōu)化。虛擬裝配序列規(guī)劃是裝配工藝的基礎(chǔ)4基于約束的運動導(dǎo)航與精確定位提供裝配導(dǎo)航和精確定位功能，及虛擬裝配系統(tǒng)能夠識別和理解操作者的裝配意圖，對零件進(jìn)行運動引導(dǎo)，實現(xiàn)精確定位5交互操作中碰撞檢測碰撞檢測包括靜態(tài)碰撞檢測、偽動態(tài)碰撞檢測和動態(tài)碰撞檢測3個方面6可變形體裝配諸如線纜、管路等可變形體在裝配過程中會伴隨著變形，不同于剛性實體，因此，可變形體的裝配需要復(fù)雜的解算方法7虛擬裝配中的人機(jī)交互與分析通過虛擬現(xiàn)實技術(shù)，開發(fā)人員可以在產(chǎn)品開發(fā)階段就對產(chǎn)品裝配過程中涉及的人機(jī)因素（如裝配所需時間、裝配操作的舒適程度、安全性）進(jìn)行分析2虛擬裝配技術(shù)應(yīng)用實例

空客的AR、VR和MR技術(shù)應(yīng)用

--可以快速審查空間；

--更具移動性；

--更經(jīng)濟(jì)實惠；

國產(chǎn)客機(jī)CR919的虛擬環(huán)境體驗空客的AR、VR和MR技術(shù)應(yīng)用

利用CAD數(shù)據(jù)，工程師可以在零件實際制造之前使用VR查看、交互和調(diào)整3D數(shù)字模型；

在數(shù)字化車間中，增強(qiáng)現(xiàn)實技術(shù)可以投射數(shù)據(jù)、信息和設(shè)計細(xì)節(jié)，幫助施工和檢查過程；

通過微軟的HoloLens增強(qiáng)現(xiàn)實眼鏡，使電氣團(tuán)隊可以看到疊加在實際飛機(jī)上的虛擬線束電纜的不同部分4.2.3自動裝配物料運輸與檢測系統(tǒng)自動化1.自動供料系統(tǒng)(1)物流搬運裝備的選擇(2)料倉式上料裝置(3)料斗式上料裝置(4)上下料機(jī)械手(5)工件傳送裝置的設(shè)計2.自動化立體倉庫(1)巷道堆垛機(jī)(2)運輸系統(tǒng)(3)AGV系統(tǒng)(4)管理和控制系統(tǒng)3物料自動識別及數(shù)據(jù)獲取4.現(xiàn)代制造系統(tǒng)的檢測監(jiān)控自動裝配物流系統(tǒng)組成

具體功能

物料運儲系統(tǒng)物料運儲系統(tǒng)是自動化制造系統(tǒng)的重要組成部分，其起到運輸毛坯、半成品、成品及工夾具等物料的作用自動供料系統(tǒng)供料系統(tǒng)包括上料裝置、輸料裝置、擒縱機(jī)構(gòu)等，對裝配零件進(jìn)行定向整理與規(guī)則運動。供料系統(tǒng)對自動裝配系統(tǒng)有很大影響。自動化立體倉庫一般是指采用高層貨架來儲存單元貨物，用相應(yīng)的物料搬運設(shè)備進(jìn)行貨物入庫和出庫作業(yè)的倉庫，由庫房、貨架、堆垛起重機(jī)、輸送機(jī)、托盤、揀選場、條形碼閱讀器、自動控制與信息傳輸裝置、計算機(jī)設(shè)備等組成4.2.3自動裝配物料運輸與檢測系統(tǒng)自動化料倉式上料裝置1)

料倉：料倉作用是儲存毛坯，小取決于毛坯的尺寸及工作循環(huán)的長短。按照毛坯在料倉中的送進(jìn)方法，將料倉分為兩類，即靠毛坯的自重送進(jìn)和強(qiáng)制送進(jìn)。2)

隔料器：把待加工的毛坯從料倉中的許多毛坯中隔離出來，使其自動進(jìn)入上料器；或由料器直接將其送到加工位置。由上料器兼作隔料器、桿式隔料器、鼓輪式隔料器組成。3)

上料器：把毛坯從料倉送到機(jī)床加工位置料倉兼作上料器、槽式上料器、圓盤式上料器、由機(jī)床的部件和專門的接收器來充當(dāng)上料器。4）上料桿和卸料桿：將毛坯件推入加工位置，可采用擋塊來限制毛坯送進(jìn)的位置或依靠上料桿的行程使毛坯頂?shù)剿蟮奈恢?。料斗式上料裝置

裝置由裝料機(jī)構(gòu)、儲料機(jī)構(gòu)組成。其中，裝料機(jī)構(gòu)由料斗、攪動器、定向器、剔除器、分路器、送料槽、減速器等組成；儲料機(jī)構(gòu)由隔料器、上料器等組成。振動料斗料斗式上料裝置按激振方式可分為電磁式、壓電式、氣動式及機(jī)械式；輸料槽是把上料裝置提供的定向零件，并兼有緩沖作用，送到固定取出點的輸送裝置；送料槽要求工件能順利流暢穩(wěn)速移動，不能發(fā)生阻塞或滯留現(xiàn)象，要認(rèn)真考慮其傾斜度和彎曲的大小。不同截形滾道上下料機(jī)械手

機(jī)械手是按照程序要求實現(xiàn)抓取和搬運工作，或完成某些勞動作業(yè)的機(jī)械自動化裝置。

按其安放位置分為：內(nèi)裝式、附裝式和單置萬能式，按其是否移動分為：固定式和行走式。工件傳送裝置的設(shè)計

機(jī)床間的工件傳遞和運送裝置主要有：托盤、隨行夾具、各種傳送裝置、有軌小車和無軌小車等；

托盤交換器是機(jī)床和傳送裝備之間的橋梁和接口。不僅起到連接作用，還可以暫時存儲工件，起到防止物流系統(tǒng)阻塞的緩沖作用；托盤交換器傳送裝備

傳送裝備不僅起到將各物流站、加工單元、裝配單元銜接起來的作用，而且具有物料的暫存和緩沖功能；

常見的傳送裝備有滾道式、鏈?zhǔn)?、懸掛式等；滾道式、鏈?zhǔn)?、懸掛式傳送機(jī)自動導(dǎo)向小車-AGV

一種由微機(jī)控制的，按照一定的程序或軌道自動完成運輸任務(wù)的運輸工具,是典型的機(jī)電一體化系統(tǒng)，具有自動化程度高、柔性好、實時監(jiān)控和控制、安全可靠、準(zhǔn)時性好的特點、維護(hù)方便；

自動導(dǎo)向小車(AGV)AGV組成AGV的控制一般采用三級控制方式：中央控制計算機(jī)、地面控制器和車上處理器。

AGV由車體、蓄電池、驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)向裝置、車上控制器、通信裝置、安全系統(tǒng)、移載裝置等組成；

AGV導(dǎo)引方式序號導(dǎo)引方式原理1電磁導(dǎo)引(electronic-magneticguided)1)通以3～10KHZ的低壓、低頻電流，該交流電信號沿電線周圍產(chǎn)生磁場；2)AGV上裝設(shè)的信號檢測器可以檢測到磁場的強(qiáng)弱，并通過檢測回路以電壓的形式表示出來；2光學(xué)導(dǎo)引(OpticalGuided)1)利用地面顏色與色帶顏色的反差（在明亮的地面上用黑色色帶，在黑暗的地面上用白色色帶）；2)當(dāng)AGV偏離導(dǎo)引路徑時，傳感器檢測到的亮度不同，經(jīng)過運算回路計算出相應(yīng)的偏差值，然后由控制回路對運行狀態(tài)進(jìn)行及時修正，使其回到導(dǎo)引路徑上來；3自由路徑導(dǎo)引常用的自由路徑導(dǎo)引方法有行駛路徑軌跡推算導(dǎo)向法、慣性導(dǎo)航法、環(huán)境映射導(dǎo)引法和激光導(dǎo)航法等；2自動化立體倉庫主題一級技術(shù)分支二級技術(shù)分支三級技術(shù)分支立體倉庫高層貨架固定式單元貨格式

貫通式

柜式

直線移動式

旋轉(zhuǎn)移動式

巷道式堆垛機(jī)單立柱

雙立柱

出入庫系統(tǒng)天車

叉車

軌道穿梭車（RGV）

自動導(dǎo)引車（AGV）

拆碼垛機(jī)器人

自動控制系統(tǒng)

倉儲管理系統(tǒng)

周邊設(shè)備自動識別系統(tǒng)

自動分揀設(shè)備

存儲環(huán)境監(jiān)測自動化立體倉庫

自動化立體倉庫又稱立庫、高層貨架倉庫、自動存儲系統(tǒng)AS/RS(AutomaticStorage＆ＲetrievalSystem)；

它是一種不需要人工處理，采用高層立體貨架(托盤系統(tǒng))儲存物資、電子計算機(jī)控制管理倉庫內(nèi)部各項作業(yè)、自動控制堆垛機(jī)運輸車進(jìn)行存取作用的倉庫。；

自動化立體倉庫組成(1)巷道堆垛機(jī)

(2)運輸系統(tǒng)(3)AGV系統(tǒng)(4)管理和控制系統(tǒng)

巷道堆垛機(jī)管理和控制系統(tǒng)

庫存系統(tǒng)管理系統(tǒng)，即稱中央計算機(jī)管理系統(tǒng)，是自動化立體庫系統(tǒng)的核心；

管理控制系統(tǒng)的配置因倉庫而異,目前國內(nèi)外倉庫的管理控制系統(tǒng)大致可分為以下兩大類，三級管理是指上位管理級、中位監(jiān)控級和下位操縱級；

三級管理及控制結(jié)構(gòu)二級管理及控制結(jié)構(gòu)自動化立體倉庫管理實現(xiàn)功能序號實現(xiàn)功能內(nèi)容1出庫作業(yè)功能1)響應(yīng)各終端的入出庫申請；2)根據(jù)入出庫原則和現(xiàn)有庫存情況，決定存取庫的最佳貨位；3)獲取并檢測各出入庫貨物的相關(guān)信息；2數(shù)據(jù)管理功能1)查詢現(xiàn)存貨物的所有信息特定時間段內(nèi)，入出庫貨物信息查詢；2)倉庫現(xiàn)有空貨位查詢；3)編制、打印各種報表和單據(jù);4)出入庫作業(yè)完成后更新相應(yīng)的數(shù)據(jù)庫記錄；3信息交換功能1)各終端與服務(wù)器之間的通信；2)管理機(jī)與服務(wù)器之間的通信；3)管理機(jī)與下位各PLC之間的通信；4)管理機(jī)與監(jiān)控終端的通信；5)管理機(jī)與監(jiān)控的實時通信；4庫存分析功能1)根據(jù)生產(chǎn)計劃和某種新產(chǎn)品所需，分析、判斷現(xiàn)有各種材料和半成品的庫存是否滿足需求；2)對庫存各類貨物的余缺做出相應(yīng)的報警提示；3)通過對在庫貨物記錄信息分析，可以對倉庫的貨物周轉(zhuǎn)和資金占用等情況做出定量報告；5監(jiān)控系統(tǒng)功能1)對作業(yè)信息及運行設(shè)備的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視和管理；2)控調(diào)度系統(tǒng)根據(jù)作業(yè)命令，對作業(yè)的先后順序進(jìn)行優(yōu)化組合排隊；3)對機(jī)械設(shè)備的位置、動作、狀態(tài)、貨物承載及運行故障等信息進(jìn)行顯示，以便操作人員對現(xiàn)場情況進(jìn)行監(jiān)視和控制；3物料自動識別及數(shù)據(jù)獲取(1)數(shù)據(jù)編碼，建立編碼系統(tǒng)(2)機(jī)器閱讀或掃描(3)譯碼(1)光學(xué)；(2)磁，類似磁帶；(3)電磁，射頻識別技術(shù)；(4)智能卡；(5)觸摸技術(shù)；(6)生物技術(shù)

物料管理的基本技術(shù)是對物料進(jìn)行自動識別和跟蹤。自動識別是指在沒有人工干預(yù)下對物料流動過程中某一活動關(guān)鍵特性的確定。

自動識別和數(shù)據(jù)獲取的方法可以概括為以下6種：生物設(shè)別設(shè)備4.現(xiàn)代制造系統(tǒng)的檢測監(jiān)控(1)運行與控制檢測監(jiān)控(2)加工設(shè)備和刀具的狀態(tài)檢測監(jiān)控(3)工件加工質(zhì)量檢測(4)物料流檢測監(jiān)控(5)環(huán)境參數(shù)及安全監(jiān)控4.2.4自動裝配系統(tǒng)視覺識別技術(shù)1自動裝配中的視覺識別系統(tǒng)通過視覺系統(tǒng)對零件圖像的采集，經(jīng)過軟件算法的處理將工件所在的位置傳遞給機(jī)器人；引導(dǎo)機(jī)器人到指定的位置，完成指定的任務(wù)工作。由于視覺系統(tǒng)精度高，分辨速度快，用于和機(jī)器人配套使用，大大提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品的質(zhì)量。

視覺識別系統(tǒng)組成

--成像系統(tǒng)：CCD攝像機(jī)

--圖像采集模塊：圖像采集卡

--圖像處理模塊：包括圖像處理和圖像分析軟件；

視覺識別系統(tǒng)組成

機(jī)器視覺系統(tǒng)的硬件組成：CCD攝像頭、圖像采集卡、主計算機(jī)和機(jī)器人控制器機(jī)器視覺系統(tǒng)的軟件(1)圖像處理(2)圖像分析(3)坐標(biāo)標(biāo)定自動裝配生產(chǎn)線的視覺系統(tǒng)組成CCD攝像頭圖像采集卡主計算機(jī)圖像分析

圖像處理坐標(biāo)標(biāo)定

下位機(jī)（機(jī)器人控制器）機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)視覺識別技術(shù)

技術(shù)名稱具體內(nèi)容

圖像采集利用攝像頭進(jìn)行圖像捕捉，普遍使用CCD傳感器進(jìn)行圖像捕抓，其靈敏度高、讀取噪聲低，因此在圖像傳感器占據(jù)一定的市場。

圖像分析與處理圖像分析一般利用數(shù)學(xué)模型對圖像的色彩、透明度、色差進(jìn)行分析，進(jìn)而提取出有用的圖像信息。主要包括圖像信息識別與讀取、圖像的存儲、圖像數(shù)據(jù)變換、圖像分割、模型匹配以及解釋。自動裝配系統(tǒng)中的視覺識別關(guān)鍵技術(shù)自動裝配系統(tǒng)中的視覺識別關(guān)鍵技術(shù)主要包括圖像預(yù)處理，圖像分割，物體定位，機(jī)器人坐標(biāo)標(biāo)定機(jī)器人坐標(biāo)標(biāo)定

找到圖像像素坐標(biāo)系與機(jī)器人坐標(biāo)系之間的關(guān)系，為機(jī)器人視覺定位抓取提供依據(jù)；

常用的標(biāo)定方法有直接線性法和張友正法。4.2.5自動裝配技術(shù)應(yīng)用舉例ONCE機(jī)器人自動裝配系統(tǒng)

--適用于鐵、鈦合金和復(fù)合非金屬材料等多種工件的加工--裝配的位置精度可達(dá)±0.05毫米

機(jī)器人裝配技術(shù)作為新一代的服務(wù)和生產(chǎn)方式，已被認(rèn)定是對人類發(fā)展具有較大影響的前沿技術(shù)之一，其不僅可應(yīng)用在工業(yè)制造、生物工程、醫(yī)療、教育等國民領(lǐng)域，同時海洋工程、航空航天等國防領(lǐng)域也得到相關(guān)應(yīng)用。

伴隨著機(jī)器視覺、傳感器技術(shù)及人工智能技術(shù)和機(jī)器人裝配線的融合，機(jī)器人裝配已不再是反復(fù)執(zhí)行預(yù)定路徑和動作的傳統(tǒng)方式，而是具備了柔性化和智能化的自動裝配技術(shù)。4.3工業(yè)機(jī)器人及應(yīng)用4.3.1概述4.3.2工業(yè)機(jī)器人構(gòu)成及分類4.3.3工業(yè)機(jī)器人的控制器4.3.4工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用及發(fā)展1工業(yè)機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人是機(jī)器人家族中的重要一員，也是目前在技術(shù)上發(fā)展最成熟、應(yīng)用最多的一類機(jī)器人。

工業(yè)機(jī)器人作為機(jī)器人的一個重要分支，是近30年來在自動操作機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種能模仿人的某些動作和控制功能，并按照可變的預(yù)定程序、軌跡和其它要求，操縱工具實現(xiàn)多種操作的自動化機(jī)械系統(tǒng)。

工業(yè)機(jī)器人的定義(1)

美國機(jī)器人協(xié)會(RIA)的定義(2)

日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(JIRA)的定義(3)

國際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)的定義4.3.1概述

機(jī)器人技術(shù)集光、機(jī)電、信息自動化于一身的，所以機(jī)器人的發(fā)展水平很大程度上代表了一個國家制造業(yè)的水平和綜合實力。

同時機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展依賴于相關(guān)的基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，因此機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用又帶動了相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的研究水平。工業(yè)機(jī)器人的組成工業(yè)機(jī)器人主要由執(zhí)行系統(tǒng)、驅(qū)動系統(tǒng)、控制系統(tǒng)以及檢測機(jī)構(gòu)組成工業(yè)機(jī)器人的分類根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)可分為關(guān)節(jié)型機(jī)器人、球坐標(biāo)型機(jī)器人、圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人、直角坐標(biāo)型機(jī)器人。工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)工業(yè)機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)包括自由度，重復(fù)定位精度，工作空間，承載能力等4.3.2工業(yè)機(jī)器人構(gòu)成及分類工業(yè)機(jī)器人的組成(1)執(zhí)行系統(tǒng):①手部②腕部③臂部④立柱⑤行走機(jī)構(gòu)(2)驅(qū)動系統(tǒng)(3)控制系統(tǒng)(4)檢測機(jī)構(gòu)

工業(yè)機(jī)器人組成典型的工業(yè)機(jī)器人弧焊機(jī)器人

點焊機(jī)器人

裝配機(jī)器人

噴涂機(jī)器人

一汽“紅旗”轎車機(jī)器人焊接線

弧焊機(jī)器人和點焊機(jī)器人汽車后橋殼機(jī)器人弧焊線連續(xù)路徑控制(ContinuousPath,CP)HT-100點焊機(jī)器人點對點控制(PointToPoint，PTP)裝配機(jī)器人和噴涂機(jī)器人直角坐標(biāo)機(jī)器人和托盤自動供料裝置組成的自動裝配單元橋型移動龍門式仿形噴涂機(jī)器人

多自由度焊接機(jī)器人7自由度機(jī)器人焊接工作站工業(yè)機(jī)器人分類(1)按機(jī)械結(jié)構(gòu)類型分類(典型結(jié)構(gòu))(2)從技術(shù)進(jìn)步的角度，機(jī)器人可分為不同的類型(3)按用途分類(4)按驅(qū)動方式分類典型機(jī)器人結(jié)構(gòu)(a)關(guān)節(jié)型機(jī)器人(b)球坐標(biāo)型機(jī)器人(c)圓柱坐標(biāo)型機(jī)器人(d)直角坐標(biāo)型機(jī)器人關(guān)聯(lián)機(jī)器人機(jī)器人的分類（技術(shù)等級)第一代機(jī)器人是“示教再現(xiàn)”型，目前在工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的機(jī)器人還大多屬于這一代。

第二代機(jī)器人帶有一定的能對環(huán)境感知的裝置，通過反饋控制，使機(jī)器人能在一定程度上適應(yīng)變化的環(huán)境，比如采用焊縫跟蹤技術(shù)的焊接機(jī)器人。

第三代機(jī)器人具有發(fā)現(xiàn)問題，并且自主地解決問題的能力，也就是說具有一定的智能。這一類機(jī)器人也被稱為自治機(jī)器人或智能機(jī)器人。

工業(yè)機(jī)器人的分類按驅(qū)動方式分類

①液動式:液壓驅(qū)動機(jī)器人通常由液壓機(jī)(各種油缸、油馬達(dá))、伺服閥、油泵、油箱等組成驅(qū)動系統(tǒng)，由驅(qū)動機(jī)器人的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行工作。

②氣動式:其驅(qū)動系統(tǒng)通常由汽缸、氣閥、氣罐和空壓機(jī)組成

③電動式:驅(qū)動電機(jī)一般采用步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)以及交流伺服電機(jī)(其中交流伺服電機(jī)為目前主要的驅(qū)動形式)

4.機(jī)器人運動學(xué)與動力學(xué)簡述(1)機(jī)器人運動學(xué)

機(jī)器人運動學(xué)主要研究兩個問題：一個是運動學(xué)正問題，即給定輸入力矩求機(jī)器人末端執(zhí)行器對于參考坐標(biāo)系的位置和姿態(tài)；

另一個是運動學(xué)逆問題，即己知各構(gòu)件的運動狀態(tài)，求是否存在實現(xiàn)這個位姿的關(guān)節(jié)變量的解及有幾種解。(2)機(jī)器人動力學(xué)機(jī)器人動力學(xué)研究的主要目的是解決如何控制工業(yè)機(jī)器人的問題，第一類問題研究機(jī)器人手臂在力矩作用下的驅(qū)動力，計算各關(guān)節(jié)和連桿的加速度和反力，求所需要的速度和位移;第二類問題是研究在已知機(jī)器人運動狀態(tài)時確定各關(guān)節(jié)驅(qū)動力矩的問題。研究機(jī)器人動力學(xué)問題的方法主要有：拉格朗日方程法和牛頓—歐拉方程法。4.3.3工業(yè)機(jī)器人的控制器概述功能設(shè)計：

完成控制功能和算法的定義結(jié)構(gòu)設(shè)計：

實現(xiàn)功能在硬件和軟件上的分布開放式機(jī)器人控制器PC+DSP運動控制器的模式

工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人在柔性加工系統(tǒng)、裝配系統(tǒng)、焊接作業(yè)系統(tǒng)、噴漆作業(yè)系統(tǒng)等有廣泛應(yīng)用工業(yè)機(jī)器人同時也可以以單機(jī)形式工作，如去鑄件飛邊、刮研、切削加工、焊接等機(jī)器人

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展趨勢現(xiàn)代工業(yè)機(jī)器人的結(jié)構(gòu)力求簡單緊湊，其部件甚至全部機(jī)構(gòu)的設(shè)計向模塊化，小型化和高輸出方向發(fā)展同時自動化發(fā)展使得工業(yè)機(jī)器人實現(xiàn)生產(chǎn)過程的柔性化和智能化。4.3.4工業(yè)機(jī)器人應(yīng)用及發(fā)展4.4其他機(jī)器人及應(yīng)用4.4.1服務(wù)機(jī)器人4.4.2水下機(jī)器人4.4.3微型機(jī)器人與微裝配機(jī)器人4.4.4特種機(jī)器人技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀4.4.1服務(wù)機(jī)器人

服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用范圍很廣，主要從事維護(hù)保養(yǎng)，修理，運輸，清洗，保安，救援，監(jiān)護(hù)等工作。

服務(wù)機(jī)器人應(yīng)用場景復(fù)雜多樣、具體細(xì)分種類繁多。其可應(yīng)用在零售、物流、醫(yī)療、教育、安防等眾多行業(yè)和場景，實現(xiàn)引導(dǎo)接待、物流配送、清掃、陪伴教學(xué)、安防巡檢等多樣化、復(fù)合型功能機(jī)器人利用傳感器來代替人類感覺，如視覺、聽覺、觸覺等。傳感器類型服務(wù)機(jī)器人分類服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)鏈4.4.1服務(wù)機(jī)器人1服務(wù)機(jī)器人核心技術(shù)(1)環(huán)境感知技術(shù)機(jī)器人利用傳感器來代替人類感覺，如視覺、聽覺、觸覺等傳感器類型

機(jī)器人的環(huán)境感知一般需要應(yīng)用各類傳感器來代替人類感覺，如視覺、聽覺、觸覺等，強(qiáng)抗干擾能力、高精度以及高可靠性是機(jī)器人對傳感器的最基本要求。(2)運動控制技術(shù)

分為定位導(dǎo)航與運動協(xié)調(diào)控制

控制系統(tǒng)是提高機(jī)器人性能的關(guān)鍵因素，包含位置控制、速度控制、加速度控制、轉(zhuǎn)矩或力矩控制幾種控制類型SLAM（即時定位與地圖構(gòu)建）是機(jī)器人運動與交互能力實現(xiàn)的關(guān)鍵，是機(jī)器人通過對各種傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和計算，生成對其自身位置姿態(tài)的定位和場景地圖信息的系統(tǒng)。(3)人機(jī)交互技術(shù)人機(jī)交互是指借助計算機(jī)外接硬件設(shè)備實現(xiàn)人與計算機(jī)對話的技術(shù)。服務(wù)機(jī)器人的人機(jī)交互，就是使用人機(jī)交互技術(shù)，通過屏幕、語音、手勢視覺、Web后臺等一系列的方式來控制機(jī)器人按照用戶的意圖執(zhí)行任務(wù)(4)操作系統(tǒng)技術(shù)、機(jī)器人操作系統(tǒng)是用于機(jī)器人的一種開源操作系統(tǒng)或次級操作系統(tǒng)當(dāng)前全球主流機(jī)器人操作系統(tǒng)為Android系統(tǒng)和ROS（RobotOperatingSystem）系統(tǒng)服務(wù)機(jī)器人終端機(jī)器人類型具體功能家用服務(wù)機(jī)器人工具型機(jī)器人如掃地機(jī)器人、智能音箱等產(chǎn)品已實現(xiàn)規(guī)模化量產(chǎn)教育娛樂型機(jī)器人如Makeblock、藍(lán)宙科技等STEAM教育機(jī)器人公司都處于迅速增長中。醫(yī)療服務(wù)機(jī)器人醫(yī)療機(jī)器人是基于機(jī)器人硬件，將人工智能、大數(shù)據(jù)等信息技術(shù)與醫(yī)療診治手段相結(jié)合為人類提供必要服務(wù)的系統(tǒng)統(tǒng)稱。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域醫(yī)療機(jī)器人可主要分為四大類：醫(yī)療手術(shù)機(jī)器人、醫(yī)療康復(fù)機(jī)器人、醫(yī)療輔助機(jī)器人及醫(yī)療后勤機(jī)器人公共服務(wù)機(jī)器人目前廣泛應(yīng)用的機(jī)器人類型主要有引導(dǎo)接待機(jī)器人、末端配送機(jī)器人和智能安防機(jī)器人。仿人服務(wù)機(jī)器人仿人服務(wù)機(jī)器人是指在外形和行為設(shè)計上模仿人類的機(jī)器人。在醫(yī)療、護(hù)理、家庭服務(wù)、娛樂、教育、生物技術(shù)、救災(zāi)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

醫(yī)療機(jī)器人是基于機(jī)器人硬件，將人工智能、大數(shù)據(jù)等新一代信息技術(shù)與醫(yī)療診治手段相結(jié)合，在醫(yī)療環(huán)境下為人類提供必要服務(wù)的系統(tǒng)統(tǒng)稱。公共服務(wù)機(jī)器人

當(dāng)前公共服務(wù)機(jī)器人的應(yīng)用主要集聚在餐廳、酒店、銀行、醫(yī)療以及部分娛樂場所等。從商業(yè)用途和商業(yè)價值角度考慮，目前落地規(guī)模較大、真正體現(xiàn)應(yīng)用價值的機(jī)器人類型主要有引導(dǎo)接待機(jī)器人、末端配送機(jī)器人和智能安防機(jī)器人。

在靈巧作業(yè)方面，機(jī)械臂的生產(chǎn)技術(shù)主要由瑞士的ABB、德國的庫卡、日本的安川和發(fā)那科公司掌握，并幾乎占據(jù)了所有的市場。傳感器類型仿人服務(wù)機(jī)器人

仿人服務(wù)機(jī)器人在外形和行為設(shè)計上模仿人類，具有手部、足部、頭部和軀干等，可以適應(yīng)人類的生活和工作環(huán)境，代替人類完成各種作業(yè)，在醫(yī)療、護(hù)理、家庭服務(wù)、娛樂、教育、生物技術(shù)、救災(zāi)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

仿人服務(wù)機(jī)器人可在公共場合作為接待員、形象代言人、導(dǎo)購員和演員等參與商業(yè)活動。

ASIMO仿人服務(wù)機(jī)器人

本體結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)方面，重點突破的關(guān)鍵技術(shù)包括：仿人多指靈巧手、柔性機(jī)械臂、柔性可控雙足下肢等；

在驅(qū)動與控制技術(shù)方面，重點研究電驅(qū)動控制技術(shù)、液壓驅(qū)動控制技術(shù)、特種驅(qū)動控制技術(shù)等；

在信息感知與交互方面，研究視覺感知信息處理，多傳感器信息融合，人－機(jī)－環(huán)境交互系統(tǒng)等

仿人服務(wù)機(jī)器人可在公共場合作為接待員、形象代言人、導(dǎo)購員和演員等參與商業(yè)活動。

自適應(yīng)仿人靈巧手和COMAN腿部裝配結(jié)構(gòu)仿人服務(wù)機(jī)器人

基于多傳感器融合技術(shù)的PR2和人-機(jī)-環(huán)境交互系統(tǒng)4.4.2水下機(jī)器人

自主水下機(jī)器人（AUV）相比于其他類型的水下機(jī)器人平臺，具有自主性高、探測范圍大等優(yōu)點，在海洋環(huán)境觀測、海洋資源調(diào)查、海洋安全防衛(wèi)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。(a)“海溝”號水下機(jī)器人(b)“海龍”號水下機(jī)器人(c)“海馬”號水下機(jī)器人4.4.2水下機(jī)器人

我國從20世紀(jì)90年代初開始研究AUV技術(shù)，1992年6月起，中科院沈陽自動化所聯(lián)合國內(nèi)若干單位，通過引進(jìn)俄羅斯的技術(shù)，在俄羅斯MT-88AUV的基礎(chǔ)上針對我國海底資源調(diào)查的需要，研制了“CR-01”型潛深6000m、續(xù)航力約10h的AUV，并于1997年6月成功完成了太平洋某區(qū)域的深?？疾臁２⒃诖嘶A(chǔ)上，20世紀(jì)90年代后期又研制了“CR-02”型AUV。(a)“CR-02”AUV(b)“潛龍2”號AUV(c)“橙鯊”號AUV的南海試驗布放情景4.4.2水下機(jī)器人

中國科學(xué)院沈陽自動化研究所、哈爾濱工程大學(xué)、中船重工710研究所等為代表的科研院校，在項目的支撐下研發(fā)了一系列的AUV平臺，最大下潛深度達(dá)到11000m；“潛龍一號”AUV是我國第一臺實用化的深海AUV，下潛深度達(dá)到6000m；二號”AUV在“潛龍一號”AUV的基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化，具有非回轉(zhuǎn)體立扁水動力外形，其目的在于使AUV適應(yīng)西南印度洋熱液區(qū)復(fù)雜地形作業(yè)的需要

潛龍一號，潛龍二號

--下潛速度達(dá)6000m

--具有非回轉(zhuǎn)體立扁水動力外形

4.4.3微型機(jī)器人與微裝配機(jī)器人

微型機(jī)器人(microrobot)和微操作機(jī)器人(micromanipulationrobot)是近年來國內(nèi)外機(jī)器人研究的兩個嶄新亮點。

微機(jī)械電子學(xué)的突破性進(jìn)展使得科學(xué)家可以利用微加工和微封裝技術(shù)將微驅(qū)動器、微傳感器、微執(zhí)行器以及信號處理、控制、通信、電源等集成于一體，成為一個完備的機(jī)電一體化的微機(jī)電系統(tǒng)(microelectromechanicalsystem，MEMS)，整個系統(tǒng)的物理尺寸也縮小到毫米甚至微米級。

微型機(jī)器人指的是具有微小機(jī)構(gòu)尺寸的機(jī)器人系統(tǒng)。

微操作機(jī)器人與微型機(jī)器人相比，它擁有較大的幾何尺寸，但能在一個較小的工作空間(如厘米尺度)實現(xiàn)系統(tǒng)精度達(dá)微米、亞微米甚至納米級的精密操作和裝配作業(yè)。ICF靶裝配機(jī)器人系統(tǒng)

--裝配精度達(dá)到微米級--具有非回轉(zhuǎn)體立扁水動力外形

微操作機(jī)器人與微型機(jī)器人相比，它擁有較大的幾何尺寸，但能在一個較小的工作空間(如厘米尺度)實現(xiàn)系統(tǒng)精度達(dá)微米、亞微米甚至納米級的精密操作和裝配作業(yè)。在現(xiàn)代生物工程中，直徑為10-150μm的細(xì)胞操作是一項關(guān)鍵技術(shù)。ICF微靶裝配同時涉及3種外形尺度的靶零件，其裝配精度要求達(dá)到微米級華中科技大學(xué)研制的ICF靶裝配機(jī)器人系統(tǒng)MINIMAN微操作移動機(jī)器人

--集成了多種微感知手段

--集成了不同種類微操作工具，可以實現(xiàn)對微器件的空間定位與操作

MINIMAN是由德國卡爾斯魯厄大學(xué)研制的一種基于微移動機(jī)器人桌面型微裝配平臺，MINIMAN由壓電陶瓷驅(qū)動，運動分辨率為10nm，最大運動速度為3cm/s。MINIMAN微操作移動機(jī)器人4.4.4特種機(jī)器人技術(shù)研究與應(yīng)用現(xiàn)狀

特種機(jī)器人是替代人在危險、惡劣環(huán)境下作業(yè)的工具，可以輔助完成人類無法完成的作業(yè)(如空間與深海作業(yè)、精密操作、管道內(nèi)作業(yè)等)

美國ReconRobotics公司推出的戰(zhàn)術(shù)微型機(jī)器人ReconScout和Throwbot系列具有重量輕，體積小，無噪聲和防水防塵的特點。由Sarcos公司最新推出的蛇形機(jī)器人GuardianS，可在狹小空間和危險領(lǐng)域打前哨，并協(xié)助災(zāi)后救援和特警及拆彈部隊的行動

Boston動力公司的機(jī)器人典型代表4.5柔性制造系統(tǒng)4.5.1柔性制造系統(tǒng)的概述4.5.2柔性制造系統(tǒng)的組成與類型4.5.3柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用實例4.5.1柔性制造系統(tǒng)的概述

國際生產(chǎn)工程研究協(xié)會對FMS的定義如下：柔性制造系統(tǒng)是一個自動化的生產(chǎn)制造系統(tǒng)，在最少的人為干預(yù)下，能夠生產(chǎn)任何范圍的產(chǎn)品族；系統(tǒng)的柔性通常受到系統(tǒng)設(shè)計時所考慮的產(chǎn)品族限制。FMS的計算機(jī)控制系統(tǒng)FMS控制系統(tǒng)是一個多級遞階控制系統(tǒng)。它的第一級是設(shè)備級控制器，主要對各種設(shè)備如機(jī)器人、機(jī)床、坐標(biāo)測量機(jī)、小車、傳送裝置以及儲存/檢索系統(tǒng)等進(jìn)行控制。第二級是工作站控制器。它包括對整個系統(tǒng)運轉(zhuǎn)的管理、零件流動的控制、零件程序的分配以及第一級生產(chǎn)數(shù)據(jù)的收集?？刂葡到y(tǒng)的第三級是單元控制器，通常也稱為FMS控制器。單元控制器作為制造單元最高一級控制器，是柔性制造系統(tǒng)全部生產(chǎn)活動的總體控制系統(tǒng)，全面管理、協(xié)調(diào)和控制單元內(nèi)的制造活動。

柔性制造系統(tǒng)的組成4.5.2柔性制造系統(tǒng)類型

雖然FMS的規(guī)模差別較大，功能不一，但都包含三個基本部分，加工系統(tǒng)、運儲及管理系統(tǒng)和計算機(jī)控制系統(tǒng)。4.5.2柔性制造系統(tǒng)組成

運儲及管理系統(tǒng):實施對毛坯、夾具、工件、刀具等出入庫的報運、裝卸工作。這部分的任務(wù)主要有三方面：①材料、半成品、成品的運輸和存儲；②刀具、夾具的運輸和儲存；③托盤、輔助材料、廢品和備件的運輸和儲存4.5.2柔性制造系統(tǒng)組成托盤及托盤交換器直線型和環(huán)型輸送形式系統(tǒng)組成具體功能柔性制造模塊(FMM)FMM由單臺CNC機(jī)床配以工件自動裝卸裝置組成。柔性制造模塊本身可以獨立運行，但不具備工件、刀具的供應(yīng)管理功能，沒有生產(chǎn)調(diào)度功能。柔性制造單元(FMC)FMC一般由加工中心、數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人和物料運輸存儲設(shè)備構(gòu)成。FMC具有相當(dāng)大的靈活性，能夠適應(yīng)多品種產(chǎn)品的加工。柔性制造系統(tǒng)(FMS)柔性制造系統(tǒng)是將柔性制造單元進(jìn)行擴(kuò)展,由2臺以上的加工中心，以及清洗、檢測設(shè)備組成，具有較完善的刀具和工件的輸送和儲存系統(tǒng)。獨立制造島(AMI)獨立制造島是以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，由若干臺數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床組成的制造系統(tǒng)。其特點是使用范圍廣，投資相對較少，各方面柔性較高。柔性制造線(FML)FML處于單一或少品種大批量非柔性自動線與中小批量多品種FMS之間。其加工設(shè)備可以是通用的加工中心、CNC機(jī)床；亦可采用專用機(jī)床或NC專用機(jī)床，對物料搬運系統(tǒng)柔性的要求低于FMS，但生產(chǎn)率更高。柔性制造工廠(FMF)FMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整FMS。柔性制造系統(tǒng)類型

獨立制造島是以成組技術(shù)為基礎(chǔ)，由若干臺數(shù)控機(jī)床和普通機(jī)床組成的制造系統(tǒng)。其特點：是將工藝技術(shù)裝備、生產(chǎn)組織管理和制造過程結(jié)合在一起，借助計算機(jī)進(jìn)行工藝設(shè)計、數(shù)控程序管理、作業(yè)計劃編制和實時生產(chǎn)調(diào)度等。獨立制造島(AMI)(a)FMC(b)FMS(c)AMIFMF是將多條FMS連接起來，配以自動化立體倉庫，用計算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，采用從訂貨、設(shè)計、加工、裝配、檢驗、運送至發(fā)貨的完整FMS。FMF是自動化生產(chǎn)的最高水平，反映出世界上最先進(jìn)的自動化應(yīng)用技術(shù)。柔性制造工廠(FMF)柔性制造線與制造工廠FMC,FMS和FML模式特點各異，適用性也各有不同，實際應(yīng)用中要根據(jù)各企業(yè)實際情況加以判斷和選擇。

三種模式在技術(shù)應(yīng)用、生產(chǎn)效率以及資金投入等方面的不同特征。柔性制造技術(shù)特征4.5.3柔性制造系統(tǒng)的應(yīng)用實例18號廠房智能工廠

--通過過全三維環(huán)境下的數(shù)字化工廠建模平臺、工業(yè)設(shè)計軟件

--大大提高了產(chǎn)品制造過程的質(zhì)量、物流、生產(chǎn)管控程度

4.6現(xiàn)代物流與智能物流4.6.1概述4.6.2企業(yè)物流系統(tǒng)4.6.3現(xiàn)代生產(chǎn)物流技術(shù)的發(fā)展趨勢4.6.4智能物流的組成4.6.5關(guān)鍵技術(shù)4.6.6智能物流裝備與應(yīng)用舉例4.6.1概述

現(xiàn)代物流是以滿足消費者的需求為目標(biāo)，把制造、運輸、銷售等市場情況統(tǒng)一起來考慮的一種戰(zhàn)略措施。

對于現(xiàn)代制造業(yè)，就產(chǎn)品的制造過程而言，用于加工和制造的時間僅為5%～10%，其余90%多的時間消耗在存儲、等待加工和運輸?shù)炔辉鲋禒顟B(tài)，物流費用占到總成本的50%?，F(xiàn)在，物流對企業(yè)競爭力的影響更加明顯。

根據(jù)社會經(jīng)濟(jì)活動領(lǐng)域中物流對象不同、物流目的不同、物流范圍范疇不同，物流活動可以按宏觀物流和微觀物流，社會物流和企業(yè)物流，國際物流和區(qū)域物流，一般物流和特殊物流等幾種形式來劃分。物流分類

企業(yè)物流是企業(yè)內(nèi)部的物資實體流動，在生產(chǎn)運作過程中，物品從供應(yīng)、生產(chǎn)、銷售以及廢棄物的回收、再利用所發(fā)生的運輸、儲存、裝卸、搬運、包裝、流通加工、配送、信息處理等活動，是原材料、半成品、產(chǎn)成品以及相關(guān)信息、服務(wù)從供應(yīng)始點到消費終點的流動

。物流發(fā)展階段4.6.2企業(yè)物流系統(tǒng)企業(yè)物流主要環(huán)節(jié)包括：采購計劃、供應(yīng)商選擇、原材料及產(chǎn)成品運輸、存貨管理與倉儲，企業(yè)內(nèi)部物料搬運，生產(chǎn)計劃制定，運輸包裝，客戶服務(wù)，存貨預(yù)測。1.生產(chǎn)物流(1)生產(chǎn)物流的發(fā)展階段(2)生產(chǎn)物流的組成(3)現(xiàn)代生產(chǎn)物流管理生產(chǎn)物流系統(tǒng)構(gòu)成汽車制造的生產(chǎn)物流實例2.現(xiàn)代生產(chǎn)物流管理

物流管理是指，根據(jù)物質(zhì)資料實體流動的規(guī)律，應(yīng)用管理的基本原理和科學(xué)方法，對企業(yè)物流活動進(jìn)行計劃、組織、指揮、協(xié)調(diào)、控制，使各項物流活動實現(xiàn)最佳的協(xié)調(diào)和配合，以降低物流成本，提高物流效率和企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。常用輸送設(shè)備特點物流存取系統(tǒng)硬件4.6.3現(xiàn)代生產(chǎn)物流技術(shù)的發(fā)展趨勢近年來，隨著市場競爭的加劇，現(xiàn)代物流系統(tǒng)技術(shù)的研究和開發(fā)出現(xiàn)了以下幾個新趨勢。1集成化物流系統(tǒng)技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用加速在國內(nèi)，隨著立體倉庫數(shù)量的增加，立體倉庫技術(shù)的普及，生產(chǎn)系統(tǒng)與儲存系統(tǒng)集成的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。2物流系統(tǒng)更加柔性化

隨著市場變化的加快，產(chǎn)品壽命周期正在逐步縮短。小批量多品種產(chǎn)品的市場份額越來越大。目前，國外許多適用于大批量制造的剛性生產(chǎn)線正在逐步改造為小批量多品種的柔性生產(chǎn)線。3物流系統(tǒng)軟件的開發(fā)與研究成為新的熱點

企業(yè)對儲運系統(tǒng)與生產(chǎn)系統(tǒng)的集成的要求越來越高。

因此目前物流系統(tǒng)的軟件開發(fā)與研究趨勢為：集成化物流系統(tǒng)軟件向深度和廣度發(fā)展；物流仿真系統(tǒng)軟件已經(jīng)成為虛擬制造系統(tǒng)的重要組成部分；制造執(zhí)行系統(tǒng)軟件與物流系統(tǒng)軟件合二為一，并與ERP系統(tǒng)集成。4虛擬物流系統(tǒng)走向應(yīng)用

隨著全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)的應(yīng)用，動態(tài)物流模式將逐漸代替企業(yè)的靜態(tài)固定模式，由于物流系統(tǒng)的優(yōu)化目的是減少庫存直到零庫存，這種動態(tài)倉儲運輸體系借助于全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)，充分體現(xiàn)了未來宏觀物流系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。5綠色物流

綠色物流關(guān)鍵技術(shù)包括：自動識別技術(shù)，數(shù)據(jù)共享技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。在信息技術(shù)高速發(fā)展的數(shù)字化時代，綠色物流的發(fā)展與信息化緊密結(jié)合。

隨著物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈、人工智能等技術(shù)的發(fā)展，綠色物流科技不斷涌現(xiàn)，對打造綠色高效的物流體系具有重要意義。1.智能物流的組成

智能物流是指貨物從供應(yīng)者向需求者的智能移動過程，包括智能運輸、智能倉儲、智能配送、智能包裝、智能裝卸以及智能信息的獲取、加工和處理等多項基本活動。