機器人（碼垛機械手）發(fā)展的前景與應(yīng)用_綜合_先進制造技術(shù)

1、機器人（碼垛機械手）發(fā)展的前景與應(yīng)用_綜合_先進制造技術(shù)   機器人是綜合了計算機、控制論、機構(gòu)學(xué)、信息和傳感、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù)產(chǎn)品，其應(yīng)用日益廣泛，成為當代新技術(shù)研究的熱點。機器人的應(yīng)用情況也是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標志。        機器人并不是在簡單意義上代替人的勞動，而是綜合了人和機器特長的一種擬人的機械電子裝置，既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力，又有機器持續(xù)工作時間長，精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力。從某種意義上說。它也是機器在進化過程中的產(chǎn)物，是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要

2、生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備，也是先進制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。    作為高科技全自動一體化的新型產(chǎn)品，機器人是提升企業(yè)效能之產(chǎn)物。尤其在包裝領(lǐng)域，機器人是在替代裝卸箱機碼卸垛機等之后研制推出的升級換代產(chǎn)品。將機器人與包裝線相結(jié)合，既能提高生產(chǎn)線正常運行的效能，又能增強運行可靠性，更能讓用戶迅速適應(yīng)日新月異的生產(chǎn)需求，分享高科技成果產(chǎn)生的巨大效益。一.國外工業(yè)機器人發(fā)展現(xiàn)狀        上世紀60年代，隨著工業(yè)化的大生產(chǎn)，日本、美國率先研制出適應(yīng)于汽車生產(chǎn)線的機器人，主要完成焊接、噴涂等繁重危險的工作。4

3、0多年來，機器人工業(yè)發(fā)展迅速，在第一代工業(yè)機器人的基礎(chǔ)上，第二代機器人廣泛應(yīng)用。目前我國已研制出第三代智能機器人，其性能和國外同等產(chǎn)品一樣，已占有一定比例的市場。并將在世界市場上與國外產(chǎn)品展開激烈競爭。     1.機械人研究的特點和方向    上世紀90年代初開發(fā)的適應(yīng)窄小空間、快節(jié)奏、360°全工作空間范圍的垂直關(guān)節(jié)型機器人大量應(yīng)用于焊接和上、下料。    大型、超大型機器人應(yīng)用于汽車、建筑、橋梁等行業(yè)。    CAD, CAE等技術(shù)普遍應(yīng)用于設(shè)計仿真

4、和制造中，加快了機器人工業(yè)的發(fā)展。        2.控制技術(shù)        采用32位、64位CPU，控制軸數(shù)多達27軸，CNC、離線編程技術(shù)被廣泛應(yīng)用。        總線技術(shù)的利用使協(xié)調(diào)控制技術(shù)日趨成熟，實現(xiàn)了多手與變位的協(xié)調(diào)及同步控制。        開放式結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)已成為一股潮流，成本低且具有標準現(xiàn)場網(wǎng)絡(luò)功能。   

5、;     3.驅(qū)動技術(shù)        上世紀80年代發(fā)展起來的AC伺服驅(qū)動已成為工業(yè)機器人的主流驅(qū)動技術(shù)。        新一代伺服電機和先進伺服驅(qū)動控制器已形成完美結(jié)合。        4.應(yīng)用智能化的傳感器裝有視覺傳感器的機器人數(shù)量增長很快，結(jié)合了圖像處理技術(shù)，完成了簡單的智能化。        5.通用機器人編程語言發(fā)展

6、迅速，已有多家公司開發(fā)出自身的機器人編程語言。        6.工業(yè)總線、網(wǎng)絡(luò)通訊如CAN、工業(yè)以態(tài)網(wǎng)等廣泛應(yīng)用于工業(yè)機器人領(lǐng)域。        7.高速度、高精度、多功能化發(fā)展。        8.集成化、模塊化、系統(tǒng)化。二.我國機器人工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀        我國的工業(yè)機器人從上世紀50年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過“七五”、“

7、八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機器人的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機器人關(guān)鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人，其中有130多臺套噴漆機器人在20余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線站上獲得規(guī)模應(yīng)用?；『笝C器人也已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。        但總體來看，我國的工業(yè)機器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外相比還有一定的差距，如可靠性低于國外產(chǎn)品；機器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用領(lǐng)域狹窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外相比仍有差距；在應(yīng)用規(guī)模上，我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機器人約200多臺

8、，僅占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。形成以上現(xiàn)象的主要原因是沒有形成機器人產(chǎn)業(yè)，當前我國的機器人生產(chǎn)都是迎合客戶的要求，即“一個客戶，一次重新設(shè)計”，品種規(guī)格多，批量小，零部件通用化程度低，供貨周期長，成本高，而且質(zhì)量和可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù)，對產(chǎn)品進行全面規(guī)劃，完善系列化、通用化、模塊化設(shè)計，積極推進產(chǎn)業(yè)化進程。三.開發(fā)如器人(碼垛機械手】的可行性        1.碼垛機器人的市場需求        目前，在通貨膨脹、人力成本逐漸升高的經(jīng)濟背景下，

9、從現(xiàn)有國內(nèi)啤酒、飲料工業(yè)的發(fā)展趨勢來看，機器人需求量將相當可觀。業(yè)界已給出高度的評價和關(guān)注。據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，市場每年的需求在150臺套以上。每年可為啤酒、飲料包裝行業(yè)增加產(chǎn)值1.5億元，既可帶動相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈同步發(fā)展，又對推進社會進步和科技創(chuàng)新具有著深遠的社會意義。        我國啤酒、飲料行業(yè)有數(shù)百家生產(chǎn)廠家、數(shù)千條20，000瓶/小時和數(shù)百條40，000瓶/小時包裝生產(chǎn)線。大部分生產(chǎn)線是人工碼垛人庫，工人勞動強度大，工傷事故率高，增加了啤酒、飲料企業(yè)的生產(chǎn)管理成本。近年來，一些大型啤酒、飲料企業(yè)，特別是新建工廠，開始購置碼垛設(shè)備，

10、需求量增長幅度較大。    2.技術(shù)的可行性    寶雞新科機械制造有限公司在熱縮膜包裝機、40/60型紙箱包裝機上成功地應(yīng)用了4-7軸伺服電機驅(qū)動、PLC、人機界面，CAN總線技術(shù)，技術(shù)水平已與國際同步，可與機器人配套使用。        機械設(shè)計采用目前國際流行的適于精密控制用的行星減速機，減速比1:192256，瞬時輸出扭矩可達到16,OOONm，額定扭矩8,OOONm，特別適用于重載機器人。        針

11、對每分鐘碼垛70箱，即每小時完成4,200箱的生產(chǎn)能力要求，理論上可以碼垛50,400瓶/小時，可以滿足目前國內(nèi)啤酒飲料40,000瓶/小時的啤酒飲料灌裝生產(chǎn)線的需要。        3.經(jīng)濟效益和社會效益分析        近幾年，啤酒、飲料、乳品等食品行業(yè)經(jīng)歷了前所未有的高速增長，然而隨著原料、包裝、物流、營銷、人力等成本的不斷上漲，國內(nèi)外對節(jié)能環(huán)保要求的提高以及產(chǎn)業(yè)集團化、規(guī)模化和國際化進程的加快，啤酒、飲料、乳品等食品企業(yè)正面臨著成本控制和產(chǎn)品升級換代的挑戰(zhàn)。同時消費

12、者對產(chǎn)品質(zhì)量和多樣化的要求越來越高，生產(chǎn)工藝和設(shè)備革新也勢在必行。        新技術(shù)、新設(shè)備、新材料不僅可幫助企業(yè)根據(jù)各自的需求和企業(yè)文化開發(fā)個性化的產(chǎn)品和包裝，而且可以降低原材料、設(shè)備和生產(chǎn)能耗等成本，增加企業(yè)的產(chǎn)品競爭力。四.寶雞新科:自主創(chuàng)新研發(fā)出RMD70型機器人       寶雞新科機械制造有限公司堅持自主創(chuàng)新之路，產(chǎn)品不斷升級換代。近期成功地研制出RMD70型機器人(碼垛機械手)，成為國內(nèi)包裝行業(yè)唯一自主研發(fā)設(shè)計的最新產(chǎn)品。該機可廣泛應(yīng)用于啤酒、飲料、乳品等行業(yè)流水線的物流搬運、碼放、堆垛等。         RMD70機器人具有一系列性能特點:外形流暢美觀，結(jié)構(gòu)新穎獨特“大屏幕觸摸屏、人性化中文界面顯示；占地面積小，結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便，設(shè)備運行穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，控制高度智能化；適用箱型范圍廣泛，碼箱效果整齊、準確等。其配置有德國P+F、FESTO、SEW、日本SMC、奧地利貝加萊等公司的世界先進控制元器件，裝備精良，工況穩(wěn)定。