工業(yè)機器人的發(fā)展

1、工業(yè)機器人的發(fā)展工業(yè)機器人是機器人的一種，它由操作機,控制器,伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感器裝置構(gòu)成，是一種仿人操作自動控制，可重復(fù)編程，能在三難空間完成各種作業(yè)的機電一體化的自動化生產(chǎn)設(shè)備，特別適合于多品種，變批量柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定和提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，改善勞動條件的快速更新?lián)Q代起著分重要作用。廣泛的應(yīng)用工業(yè)機器人，可以逐步改善勞動條件，更強與可控的生產(chǎn)能力，加快產(chǎn)品更新?lián)Q代。提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，消除枯燥無味的工作，節(jié)約勞動力，提供更安全的工作環(huán)境，降低工人的勞動強度，減少勞動風(fēng)險，提高機床，減少工藝過程中的工作量及降低停產(chǎn)時間和庫存，提高企業(yè)競爭力。隨著科技的不斷進步，工業(yè)機器人

2、的發(fā)展過程可分為三代，第代，為示教再現(xiàn)型機器人，它主要由機器手控制器和示教盒組成，可按預(yù)先引導(dǎo)動作記錄下信息重復(fù)再現(xiàn)執(zhí)行，當前工業(yè)中應(yīng)用最多。第二代為感覺型機器人，如有力覺觸覺和視覺等，它具有對某些外界信息進行反饋調(diào)整的能力，目前已進入應(yīng)用階段。第三代為智能型機器人它具有感知和理解外部環(huán)境的能力，在工作環(huán)境改變的情況下，也能夠成功地完成任務(wù)，它尚處于實驗研究階段。美國是機器人的誕生地，早在1961年，美國的ConsolidedControlCorp和AMF公司聯(lián)合研制了第一臺實用的示教再現(xiàn)機器人。經(jīng)過40多年的發(fā)展，美國的機器人技術(shù)在國際上仍一直處于領(lǐng)先地位。其技術(shù)全面.先進，適應(yīng)性也很強。日

3、本在1967年從美國引進第一臺機器人，1976年以后，隨著微電子的快速發(fā)展和市場需求急劇增加，日本當時勞動力顯著不足，工業(yè)機器人在企業(yè)里受到了“救世主”般的歡迎，使其日本工業(yè)機器人得到快速發(fā)展，現(xiàn)在無論機器人的數(shù)量還是機器人的密度都位居世界第一，素有“機器人王國”之稱。德國引進機器人的時間比英國和瑞典大約晚了五六年，但戰(zhàn)爭所導(dǎo)致的勞動力短缺，國民的技術(shù)水平較高等社會環(huán)境，卻為工業(yè)機器人的發(fā)展.應(yīng)用提供了有利條件。此外，在德國規(guī)定，對于一些危險.有毒.有害的工作崗位，必須以機器人來代替普通人的勞動。這為機器人的應(yīng)用開拓了廣泛的市場，并推動了工業(yè)機器人技術(shù)的發(fā)展。目前，德國工業(yè)機器人的總數(shù)占世界第

4、二位，僅次于日本。法國政府一直比較重視機器人技術(shù)，通過大力支持一系列研究計劃，建立了一個完整的科學(xué)技術(shù)體系，使法國機器人的發(fā)展比較順利。在政府組織的項目中，特別注重機器人基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究，把重點放在開展機器人的應(yīng)用研究上。而由工業(yè)界支持開展應(yīng)用和開發(fā)方面的工作，兩者相輔相成，使機器人在法國企業(yè)界得以迅速發(fā)展和普及，從而使法國在國際工業(yè)機器人界擁有不可或缺的一席之地。英國紀70年代末開始，推行并實施了一系列措施支持機器人發(fā)展的政策，使英國工業(yè)機器人起步比當今的機器人大國日本還要早，并曾經(jīng)取得了早期的輝煌。然而，這時候政府對工業(yè)機器人實行了限制發(fā)展的錯誤。這個錯誤導(dǎo)致英國的機器人工業(yè)一蹶不振，在

5、西歐幾乎處于末位。近些年，意大利.瑞典.西班牙.芬蘭.丹麥等國家由于自身國內(nèi)機器人市場的大量需求，發(fā)展速度非常迅速。目前，國際上的工業(yè)機器人公司主要分為日系和歐系。日系中主要有安川.OTC.松下.FANLUC.不二越.川崎等公司的產(chǎn)品。歐系中主要有德國的KUKA.CLOOS.瑞典的ABB.意大利的COPU及奧地利的工GM公司。我國工業(yè)機器人起步于20世紀70年代初期，經(jīng)過30多年發(fā)展，大致經(jīng)歷了3個階段：70年代萌芽期，80年代的開發(fā)期和90年代的應(yīng)用化期。隨著20世紀70年代世界科技快速發(fā)展，工業(yè)機器人的應(yīng)用在世界掀起了一個高潮，在這種背景下，我國于1972年開始研制自己的工業(yè)機器人。進入2

6、0世紀80年代后，隨著改革開放的不斷深入，在高技術(shù)浪潮的沖擊下，我國機器人技術(shù)的開發(fā)與研究得到了政府的重視與支持，“七五”期間，國家投入資金，對工定機器人及零部件進行攻關(guān)，完成了示教再現(xiàn)式工業(yè)機器人成套技術(shù)的開發(fā)，研制出了噴漆，點焊，弧焊和搬運機器人。，國家高技術(shù)研究發(fā)展計劃開始實施，經(jīng)過幾年研究，取得了一大批科研成果。成功地研制出了一批特種機器人。從2O世紀9O年代初期起，我國的國民經(jīng)濟進入實現(xiàn)兩個根本轉(zhuǎn)變期，掀起了新一輪的經(jīng)濟體制改革和技術(shù)進步熱潮，我國的工業(yè)機器人又在實踐中邁進了一大步，先后研制了點焊，弧焊，裝配，噴漆，切割，搬運，碼垛等各種用途的工業(yè)機器人，并實施了一批機器人應(yīng)用工程，

7、形成了一批工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)化基地，為我國機器人產(chǎn)業(yè)的騰飛奠定了基礎(chǔ)。但是與發(fā)達國家相比，我國工業(yè)機器人還有很大差距。隨著工業(yè)機器人發(fā)展的深度和廣度以及機器人智能水平的提高，工業(yè)機器人已在眾多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。從傳統(tǒng)的汽車制造領(lǐng)域向非制造領(lǐng)域延伸。如采礦機器人.建筑業(yè)機器人以及水電系統(tǒng)用于維護維修的機器人等。在國防軍事.醫(yī)療衛(wèi)生.食品加工.生活服務(wù)等領(lǐng)域工業(yè)機器人的應(yīng)用也越來越多。汽車制造是一個技術(shù)和資金高度密集的產(chǎn)業(yè)，也是工業(yè)機器人應(yīng)用最廣泛的行業(yè)，幾乎占到整個工業(yè)機器人的一半以上。在我國，工業(yè)機器人最初也是應(yīng)用于汽車和工程機械行業(yè)中。在汽車生產(chǎn)中工業(yè)機器人是一種主要的制動化設(shè)備，在整車及零部件生

8、產(chǎn)的弧焊.點焊.噴涂.搬運.涂膠.沖壓等工藝中大量使用。據(jù)預(yù)測我國正在進入汽車擁有率上升時期，在未來幾年里，汽車仍將每年15左右的速度增長。所以未來幾年工業(yè)機器人的需求將會呈現(xiàn)出高速增長趨勢，年增幅達到50左右，工業(yè)機器人在我國汽車行業(yè)的應(yīng)用將得到快速發(fā)展。工業(yè)機器人除了在汽車行業(yè)的廣泛應(yīng)用，在電子，食品加工，非金屬加工，日用消費品和木材家具加工等行業(yè)對工業(yè)機器人的需求也快速增長。在亞洲，xx年安裝工業(yè)機器人72，600臺，與2004年相比，增長了40，而應(yīng)用在電子行業(yè)的就占了31左右。在歐洲地區(qū)，據(jù)統(tǒng)計xx年與2004年相l(xiāng)：tI業(yè)機器人在食品加工行業(yè)的應(yīng)用增長了17左右，在非金屬加工行業(yè)的

9、應(yīng)用增長了20左右，在日用品消費行業(yè)增長了32，在木材家具加工行業(yè)增長了18左右。工業(yè)機器人在石油方面也有廣泛的應(yīng)用，如海上石油鉆井.采油平臺.管道的檢測.煉油廠.大型油罐和儲罐的焊接等均可使用機器人來完成。在未來幾年，傳感技術(shù)，激光技術(shù)，工程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將會被廣泛應(yīng)用在工業(yè)機器人工作領(lǐng)域，這些技術(shù)會使工業(yè)機器人的應(yīng)用更為高效，高質(zhì)，運行成本低。據(jù)預(yù)測，今后機器人將在醫(yī)療.保健.生物技術(shù)和產(chǎn)業(yè).教育.救災(zāi).海洋開發(fā).機器維修.交通運輸和農(nóng)業(yè)水產(chǎn)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。在我國，工業(yè)機器人市場份額大部分被國外工業(yè)機器人企業(yè)占據(jù)著。在國際強手面前，國內(nèi)的工業(yè)機器人企業(yè)面臨著相當大的競爭壓力。如今我國正從一個“制

10、造大國”向“制造強國”邁進，中國制造業(yè)面臨著與國際接軌.參與國際分工的巨大挑戰(zhàn)，對我國工業(yè)自動化的提高迫在眉睫，政府務(wù)必會加大對機器人的資金投入和政策支持，將會給工業(yè)機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入新的動力。擁有自主品牌“妖怪機器人”的莫士特科技公司致力于提供機器人主板和解決方案，愿與各界同仁一道打造國產(chǎn)工業(yè)機器人的美好明天！ 工業(yè)機器人是在生產(chǎn)環(huán)境中用以提高生產(chǎn)效率的工具，它能做重復(fù)繁雜的裝配線工作，或能做那些對于工人來說是危險的工作，例如：第一代工業(yè)機器人是用來在核電站中更換核燃料棒，如果人去做這項工作，將會遭受有害射線的輻射。工業(yè)機器人亦能工作在裝配線上將小元件裝配到一起，如將電子元件安放在電路印刷板

11、，這樣，工人就能從這項乏味的常規(guī)工作中解放出來。機器人也能按程序要求用來拆除炸彈，輔助殘疾人，在社會的很多應(yīng)用場合下履行職能。我們可以把機械人看成是將手臂末端的工具.傳感器和手爪移動到程序指定位置的一種機器。當機器人到達位置后，它將執(zhí)行某種任務(wù)。這些任務(wù)可以是焊接.密封.機器裝料.拆裝以及裝配工作。除了編程以及系統(tǒng)的開停之外，一般來說這些工作可以在無人干預(yù)下完成。如下敘述的是機器人系統(tǒng)基本術(shù)語：1.機器人是一個可編程.多功能的機械手，通過給要完成的不同任務(wù)編制各種動作，它可以運動零件.材料.工具以及特殊裝置。這個基本定義引導(dǎo)出后續(xù)段落的其他定義，從而描繪出一個完整的機器人系統(tǒng)。2.預(yù)編程位置點

12、是機器人為完成工作而必須跟蹤的軌跡。在某些位置點上機器人將停下來做某些操作，如裝配零件.噴涂油漆或者焊接。這些預(yù)編程點貯存在機器人的貯存器中，并為后續(xù)的連續(xù)操作所調(diào)用，而且這些預(yù)編程點像其他程序數(shù)據(jù)一樣，可在日后隨工作需要而變化。因且，正是這種可編程的特征，一個工業(yè)機器人很像一臺計算機，數(shù)據(jù)可以在這里儲存.后續(xù)調(diào)用與編輯。3.機械手是機器人的手臂，它使機器人能彎屈.延伸和旋轉(zhuǎn)，提供這些運動的是機械手的軸，亦是所謂的機械手的自由度。一個機械人能有3-16軸，自由度一詞總是與機器人軸數(shù)相關(guān)。4.工具和手爪不是機器人自身組成部分，但它們是安裝在機器人手臂末端的附件。這些連在機器人手臂末端的附件可使機

13、器人抬起工件.點焊.刷漆.電焊弧.鉆孔.打毛刺以及根據(jù)機器人的要求去做各種各樣的工作。5.機器人系統(tǒng)還可以控制機器人的工作單元，工作單元是機器人執(zhí)行任務(wù)所處的整體環(huán)境，該單元包括控制器.機械手.工作平臺.安全保護裝置或者傳輸裝置。所有這些為保證機器人完成自己任務(wù)而必需的裝置都包括在這一工作單元中。另外，來自外設(shè)的信號與機器人何時裝配工作.取工件或放工件到傳輸裝置上。機器人系統(tǒng)有以下幾個基本部件：機械手.控制器.傳感器.用戶界面.操作基座和動力源。A .機械手 機械手做機器人系統(tǒng)中粗重工作，它包括兩個部分：機構(gòu)和附件,機械手也有聯(lián)接附件基座，如下圖所示一機器人基座與附件之間的聯(lián)接情況。機械手基座

14、通常固定在工作區(qū)域的地基上，有時基座也可以移動，在這種情況下基座安裝在導(dǎo)軌或者軌道上，允許機械手從一個位置移動到另外一個位置。正如前面所提到的那樣，附件從機器人基座上延伸出來，附件就是機器人的手臂，它可以是直線型，也可以是軸節(jié)型手臂，軸節(jié)型手臂也是大家所知的關(guān)節(jié)型手臂。機械臂使機械手產(chǎn)生各軸的運動。這些軸連在一個安裝基座上，然后再練到托架上，托架確保機械手停留在某一位置。在手臂的末端上，連接著手腕，手腕由輔助軸和手腕凸緣組成，手腕是讓機器人用戶在手腕凸緣上安裝不同工具來做不同種工作。機器手的軸使機械手在某一區(qū)域內(nèi)執(zhí)行任務(wù)，我們將這個區(qū)域為機器人的工作單元，該區(qū)域的大小與機械手的尺寸相對應(yīng)，一個

15、典型裝配機器人的工作單元。隨著機器人機械結(jié)構(gòu)尺寸的增加，工作單元的范圍也必須相應(yīng)增加。機械手的運動由執(zhí)行元件或驅(qū)動系統(tǒng)來控制。執(zhí)行元件或驅(qū)動系統(tǒng)允許各軸在工作單元內(nèi)運動。驅(qū)動系統(tǒng)可用電氣液壓和氣壓動力，驅(qū)動系統(tǒng)所產(chǎn)生的動力經(jīng)機構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，驅(qū)動系統(tǒng)與機械傳動鏈相匹配。由鏈.齒輪和滾珠絲杠組成的機械傳動鏈驅(qū)動著機器人的各軸。B .控制器 機器人控制器是工作單元的核心?？刂破鲀Υ嬷A(yù)編程序供后續(xù)條用.控制外設(shè)，及與廠內(nèi)計算機進行通訊以滿足產(chǎn)品經(jīng)常更新的需要?？刂破饔糜诳刂茩C械手運動和在工作單元內(nèi)控制機器人外設(shè)。用戶可通過手持的示教盒將機械手運動的程序編入控制器。這些信息儲存在控制器的存儲器中以備

16、后續(xù)調(diào)用，控制器存儲了機器人系統(tǒng)的所有編程數(shù)據(jù)，它能存儲幾個不同的程序，并且所有這些程序均能編輯?？刂破饕竽軌蛟诠ぷ鲉卧獌?nèi)與外設(shè)進行通信。例如控制器有一個輸入端，它能標識某個機加工操作何時完成。當該加工循環(huán)完成后，輸入端接通，告訴控制器定位機械手以便能抓取以加工工件，隨后機械手抓取一未加工工件，將其放置在機床上。接著，控制器給機床開始加工的信號。控制器可以由根據(jù)時間順序而步進的機械式輪轂組成，這種類型的控制器可用在非常簡單的機械系統(tǒng)中。用于大多數(shù)機器人系統(tǒng)中的控制器代表現(xiàn)代電子學(xué)的水平，是更復(fù)雜的裝置，即它們是由微處理器操縱的。這些微處理器可以是8位，16位或32位處理器。它們可以使得控制器

17、在操作工程中顯得非常柔性。控制器能通過通信線發(fā)送電信號，使它能與機器手各軸交流信息，在機器人的機械手和控制器之間的雙向交流信息可以保持系統(tǒng)操作和位置經(jīng)常更新，控制器亦能控制安裝在機器人手腕上的任何工具。控制器也有與廠內(nèi)各計算機進行通信的任務(wù)，這種通信聯(lián)系使機器人成為計算機輔助制造（CAM）系統(tǒng)的一個組成部分。存儲器：基于微處理器的系統(tǒng)運行時要與固態(tài)的存儲裝置相連,這些存儲裝置可以是磁泡，隨機存儲器.軟盤.磁帶等。每種記憶存儲裝置均能貯存.編輯信息以備后續(xù)調(diào)用和編輯。C .傳感器 測量機器人的狀態(tài)或配置及其環(huán)境（如手臂的位置.周圍是否存在有毒氣體等），并以電信號的形式將此信息傳送給機器人的控制器。D .用戶