工業機器人裝備技術

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1、工業機器人裝備技術1、工業機器人的概念、工業機器人的概念2、工業機器人的誕生與發展、工業機器人的誕生與發展2.1、機器人的由來2.2、工業機器人的誕生2.3、示教再現工業機器人2.4、工業機器人的發展3、工業機器人的構造、分類及控制技術、工業機器人的構造、分類及控制技術3.1、工業機器人的構造3.2、工業機器人的分類3.2、工業機器人控制技術4、工業機器人技術特點、工業機器人技術特點4.1、技術先進的工業機器人4.2、技術升級的工業機器人4.3、工業機器人與自動化成套設備5、工業機器人在世界各國的發展與應用、工業機器人在世界各國的發展與應用5.1、工業機器人在發達國家的發展與應用5.2、工業機

2、器人在中國的發展與應用5.3、工業機器人的在不同領域的應用5.4、工業機器人的應用舉例11、工業機器人的概念工業機器人的概念工業機器人是面向工業機器人是面向工業領域的多關節機械工業領域的多關節機械手或多自由度的機器人手或多自由度的機器人。工業機器人是自動執行工作的機器裝置，是靠自身動力和控制能力來實現各種功能的一種機器。它可以接受人類指揮，也可以按照預先編排的程序運行，現代的工業機器人還可以根據人工智能制定的原則綱領行動。圖01工業機器人22、工業機器人的誕生與發展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“Robo

3、t”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工業機器人的研究源于遙控機械手和數控機床遙控機械手和數控機床的研發。20世紀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，主機械手的運動。系統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視，主從機械手系統的出現為機器人的產生為近代機器人的設計與制造作了鋪墊。2.2 工業機器人的誕生工業機器人的誕生4與此同時，出于

4、高效研制和生產新型軍用飛機的需要，美國發起的對數控機床數控機床的研制。這項研究工作把當時成熟的伺服技術伺服技術與當時新興發展起來的計算機技術結合起來。1954年美國戴沃爾最早提出了工業機器人的概念，并申請了專利。1959年第一臺工業機器人在美國誕生（Unimation），開創了機器人發展的新紀元。圖03機械手52.3 示教再現工業機器人示教再現工業機器人戴沃爾提出的工業機器人有以下特點:將數控的伺服軸與遙控操縱器的連桿機構聯接在一起，預先設定的機械手動作經編程輸入后，系統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動作，示教過程中，機械手可依次通過工作任務的各個位

5、置，這些位置序列全部記錄在存儲器內，任務的執行過程中，機器人的各個關節在伺服驅動下依次再現上述位置，故這種機器人的主要技術功能被稱為“可編程可編程”和和“示教再現示教再現”?，F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機器人的控制方式與數控機床大致相似，但外形主要由類似人的手和臂組成。62.4 工業機器人的發展工業機器人的發展工業機器人的發展可分為三代：第一代為示教再現型工業機器人，工業機器人有部分電腦化控制能力，但人為工業機器人做決策。（尤曼特）第二代為感覺工業機器人，人發出任務指令后，工業機器人發揮自己的智慧完成工作，不用實時跟蹤指導。（如有視覺傳感器的、能識別與定位

6、的工業機器人系統。）第三代為智能工業機器人，工業機器人具有意識，幾乎不必由人來控制。當今工業機器人技術正逐漸向著具有行走能力、具有多種感知能力、具有較強的對作業環境的自適應能力的方向發展73、工業機器人構造與分類、工業機器人構造與分類 3.1 工業機器人的構造工業機器人的構造工業機器人由主體、驅動系統和控制系統三個基本部分組成。主體即機座和執行機構，包括臂部、腕部和手部，有的機器人還有行走機構。大多數工業機器人有36個運動自由度，其中腕部通常有13個運動自由度；驅動系統包括動力裝置和傳動機構，用以使執行機構產生相應的動作；控制系統是按照輸入的程序對驅動系統和執行機構發出指令信號，并進行控制。3

7、.2 工業機器人的分類工業機器人的分類工業機器人按程序輸入方式區分有編程輸入型和示教輸入型兩類。83.3 工業機器人控制技術工業機器人控制技術機器人控制系統是機器人的大腦，是決定機器人功能和性能的主要因素。工業機器人控制技術的主要任務就是控制工業機器人在工作空間中的運動位置、姿態和軌跡、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。關鍵技術包括：1.開放性模塊化的控制系統體系結構2.模塊化層次化的控制器軟件系統3.機器人的故障診斷與安全維護技術4.網絡化機器人控制器技術94、工業機器人技術特點、工業機器人技術特點 4.1 技術先進的工業機

8、器人技術先進的工業機器人技術先進工業機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應用開發等先進制造技術于一體，通過對過程實施檢測、控制、優化、調度、管理和決策，實現增加產量、提高質量、降低成本、減少資源消耗和環境污染，是工業自動化水平的最高體現。4.2 技術升級工業機器人技術升級工業機器人技術升級工業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等技術特點，是繼動力機械、計算機之后，出現的全面延伸人的體力和智力的新一代生產工具，是實現生產數字化、自動化、網絡化以及智能化的重要手段。10 4.3 工業機器人與自動化成套設備工業機器人與自動化成套設備應用領域廣泛工業機器人與自動化成套裝備是生產過

9、程的關鍵設備，可用于制造、安裝、檢測、物流等生產環節，并廣泛應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、醫藥、冶金及印刷出版等眾多行業，應用領域非常廣泛。技術綜合性強工業機器人與自動化成套技術，集中并融合了多項學科，涉及多項技術領域，包括工業機器人控制技術、機器人動力學及仿真、機器人構建有限元分析、激光加工技術、模塊化程序設計、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，技術綜合性強。115、工業機器人在世界各國的發展與應用、工業機器人在世界各國的發展與應用 5.1、工業機器人在發達國家的發展與應用、工業機器人在發達國家的發展

10、與應用80年代起，在主要工業國家，工業機器人已成為一種相對成熟的技術。工業機器人產品在工業中開始普及應用。目前，在發達國家中，工業機器人自動化生產線成套設備已成為自動化裝備的主流及未來的發展方向。國外汽車行業、電子電器行業、工程機械等行業已經大量使用工業機器人自動化生產線，以保證產品質量，提高生產效率，同時避免了大量的工傷事故。全球諸多國家近半個世紀的工業機器人的使用實踐表明，工業機器人的普及是實現自動化生產，提高社會生產效率，推動企業和社會生產力發展的有效手段。12 5.2、工業機器人在中國的發展與應用、工業機器人在中國的發展與應用和有著“機器人王國”之稱的日本相比，我國有著截然不同的基本國

11、情，那就是人口多，勞動力過剩。刺激日本發展工業機器人的根本動力就在于要解決勞動力嚴重短缺的問題。所以，我國工業機器人起步晚發展緩。但是正如前所述，廣泛使用機器人是實現工業自動化，提高社會生產效率的一種十分重要的途徑。我國正在努力發展工業機器人產業，引進國外技術和設備，培養人才，打開市場。日本工業機器人產業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出了對發展工業機器人的大力支持。中國的工業機器人產業在不斷的進步中，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。工業機器人很多核心技術，目前我們尚未掌握，這是影響我國機器人產業發展的一個重要瓶頸。13 5.3、工業機

12、器人在不同領域應用、工業機器人在不同領域應用工業機器人在工業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作工業生產中能代替人做某些單調、頻繁和重復的長時間作業，或是危險、惡劣環境下的作業業，或是危險、惡劣環境下的作業，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機器人，并很快地在工業生產中得到應用；1969年，美國通用汽車公司用21臺工業機器人組成了焊接轎車車身的自動生產線。此后，各工業發達國家都很重視研制和應用工業機器人。由于工業機器人具有一定的通用性和適應性

13、，能適應多品種中、小批量的生產，70年代起，常與數控機床結合在一起，成為柔性制造單元或柔性制造系統的組成部分。145.4、工業機器人在不同領域的應用舉例、工業機器人在不同領域的應用舉例點焊機器人點焊機器人焊接機器人具有性能穩定、工作空間大、運動速度快和負荷能力強等特點，焊接質量明顯優于人工焊接，大大提高了點焊作業的生產率。點焊機器人主要用于汽車整車的焊接工作，生產過程由各大汽車主機廠負責完成。國際工業機器人企業憑借與各大汽車企業的長期合作關系，向各大型汽車生產企業提供各類點焊機器人單元產品并以焊接機器人與整車生產線配套形式進入中國，在該領域占據市場主導地位。圖04點焊機器人流水線15弧焊機器人

14、弧焊機器人主要應用于各類汽車零部件的焊接生產。在該領域，國際大型工業機器人生產企業主要以向成套裝備供應商提供單元產品為主。公司主要從事弧焊機器人成套裝備的生產，根據各類項目的不同需求，自行生產成套裝備中的機器人單元產品，也可向大型工業機器人企業采購并組成各類弧焊機器人成套裝備。在該領域，公司與國際大型工業機器人生產企業既是競爭亦是合作關系。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應用于激光加工中，通過高精度工業機器人實現更加柔性的激光加工作業。本系統通過示教盒進行在線操作，也可通過離線方式進行編程。該系統通過對加工工件的自動檢測，產生加工件的模型，繼而生成加

15、工曲線，也可以利用CAD數據直接加工。可用于工件的激光表面處理、打孔、焊接和模具修復等。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境下工作的機器人，主要應用于半導體工業中，實現晶圓在真空腔室內的傳輸。真空機械手難進口、受限制、用量大、通用性強，其成為制約了半導體裝備整機的研發進度和整機產品競爭力的關鍵技術。而且國外對中國買家嚴加審查，歸屬于禁運產品目錄，真空機械手已成為嚴重制約我國半導體設備整機裝備制造的“卡脖子”問題。直驅型真空機器人技術屬于原始創新技術。18機器人應用實例機器人應用實例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，庫存到運輸，上標，分銷，整個流程都交給LabVIEW和LEGONXT機器人4AldebaranRoboticsNao5HRP-4C機器人跳舞19