工業(yè)機器人應用

1、機器人常識一、機器器人的定定義機器人是是一種自動化的機器，所不同同的是這這種機器器具備一一些與人人或生物物相似的的智能能力，如如感知能能力、規(guī)規(guī)劃能力力、動作作能力和和協(xié)同能能力，是是一種具具有高度度靈活性性的自動動化機器器。二、機器器人的分分類我國從應應用環(huán)境境上把機機器人分分為兩類類：工業(yè)機器器人特種機器器人國際上的的機器人人學者，從應用用環(huán)境出出發(fā)將機機器人也也分為兩兩類：制造環(huán)境境下的工工業(yè)機器器人非制造環(huán)環(huán)境下的的服務與與仿人型型機器人人工業(yè)機器器人所謂工業(yè)業(yè)機器人人就是面面向工業(yè)業(yè)領(lǐng)域的的多關(guān)節(jié)節(jié)機械手手或多自自由度機機器人。如：機械手。特種機器器人而特種機機器人則則是除工工業(yè)機器

2、器人之外外的、用用于非制制造業(yè)并并服務于于人類的的各種先先進機器器人。包括：服服務機器器人、水水下機器器人、微操作機機器人、 娛樂樂機器人人、軍用用機器人人、農(nóng)業(yè)業(yè)機器人人、機器器人化機機器等。機器人舉舉例（視視頻）機器爬蟲蟲機械手機器恐龍龍機器人走走迷宮工業(yè)機器器人應用用第一節(jié)工工業(yè)機器器人概述述一、工業(yè)業(yè)機器人人的含義義二、工業(yè)業(yè)機器人人的組成成三、工業(yè)業(yè)機器人人的特點點四、工業(yè)業(yè)機器人人的分類類五、工業(yè)業(yè)機器人人發(fā)展簡簡況及趨趨向一、工業(yè)業(yè)機器人人的含義義工業(yè)機器器人是能能模仿人人體某些些器官的的功能(主要是動動作功能能)、有獨立立的控制制系統(tǒng)、可以改改變工作作程序和和編程的的多用途途自

3、動操操作裝置置。工業(yè)機器器人在工工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)中能代代替人做做某些單單調(diào)、頻頻繁和重重復的長長時間作作業(yè)，或或是危險險、惡劣劣環(huán)境下下的作業(yè)業(yè)，例如如在沖壓壓、壓力力鑄造、熱處理理、焊接接、涂裝裝、塑料料制品成成形、機機械加工工和簡單單裝配等等工序上上，以及及在原子子能工業(yè)業(yè)等部門門中，完完成對人人體有害害物料的的搬運或或工藝操操作。二、工業(yè)業(yè)機器人人的組成成工業(yè)機器器人是機電一體體化的系統(tǒng)，它由以以下幾個個部分組組成：1、執(zhí)行機機構(gòu)2、機械本本體3、控制系系統(tǒng)4、檢測系系統(tǒng)組成部分分關(guān)系圖圖1、執(zhí)行機機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)可以抓抓起工件件，并按按規(guī)定的的運動速速度、運運動軌跡跡、把工工件送到到指定位位置

4、處，放下工工件。通通常執(zhí)行行機構(gòu)有有以下幾幾個部分分：（1）手部手部是工工業(yè)機器器人用來來握持工工件或工工具的部部位，直直接與工工件或工工具接觸觸。有些些工業(yè)機機器人直直接將工工具（如如電焊槍槍、油漆漆噴槍、容器等等）固定定在手部部，它就就不再另另外安裝裝手部了了。（2）腕部腕部是將將手部和和臂部連連接在一一起的部部件。它它的作用用是調(diào)整整手部的的方位和和姿態(tài)，并可擴擴大臂部部的活動動范圍。（3）臂部臂部支承承著腕部部和手部部，使手手部活動動的范圍圍擴大。無論是手手部、腕腕部或是是臂部都都有許多多軸孔，孔內(nèi)有有軸、軸軸和孔之之間形成成一個關(guān)關(guān)節(jié)，機機器人有有一個關(guān)關(guān)節(jié)就有有了一個個自由度度。2

5、、機械本本體（1）機械本本體的作作用機械本體體用來支支承手部部、腕部部和臂部部，驅(qū)動動裝置及及其他裝裝置也固固定在機機械本體體上。（2）行走機機構(gòu)對用可以以行走的的工業(yè)機機器人，它的機機械本體體是可以以移動的的；否則則，機械械本體直直接固定定在基座座上。行行走機構(gòu)構(gòu)用來移移動工業(yè)業(yè)機器人人。有的的行走機機構(gòu)是模模仿人的的雙腿，有的只只不過是是軌道和和車輪機機構(gòu)而已已。（3）驅(qū)動系系統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)裝在機機械本體體內(nèi)，執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)的作用用是向執(zhí)執(zhí)行元件件提供動動力。根根據(jù)不同同的動力力源，驅(qū)驅(qū)動系統(tǒng)統(tǒng)的傳動動方式也也分為液液壓式、氣動式式、電動動式和機機械式四四種。3、控制系系統(tǒng)（1）控制系系統(tǒng)的作

6、作用控制系統(tǒng)統(tǒng)是工業(yè)業(yè)機器人人的指揮揮中心。他控制工工業(yè)機器器人按規(guī)規(guī)定的程程序動作作?？刂浦葡到y(tǒng)還還可存儲儲各種指指令（如如動作順順序、運運動軌跡跡、運動動速度以以及動作作的時間間節(jié)奏等等），同同時還向向各個執(zhí)執(zhí)行元件件發(fā)出指指令。必必要時，控制系系統(tǒng)漢對對自己的的行為加加以監(jiān)視視，一旦旦有越軌軌的行為為，能自自己排查查出故障障發(fā)生的的原因并并及時發(fā)發(fā)出報警警信號。（2）人工智智能系統(tǒng)統(tǒng)人工智能能系統(tǒng)賦賦予工業(yè)業(yè)機器人人五種感感覺功能能，以實實現(xiàn)機器器人對工工件的自自動識別別和適應應性操作作。具有自適適應性的的智能化化的機械械系統(tǒng)也也是當前前機電一一體化技技術(shù)的發(fā)發(fā)展方向向，模糊糊計算機機的

7、應用用雖然處處于這一一步的初初級階段段，但真真正具有有自適應應性的智智能化系系統(tǒng)必將將總這里里突破。4、檢測系系統(tǒng)檢測系統(tǒng)統(tǒng)主要用用來檢測測自己的的執(zhí)行系系統(tǒng)所處處的位置置、姿勢勢，并將將這些情情況及時時反饋給給控制系系統(tǒng)，控控制系統(tǒng)統(tǒng)根據(jù)這這個反饋饋信息在在發(fā)出調(diào)調(diào)整動作作的信號號，使執(zhí)執(zhí)行機構(gòu)構(gòu)進一步步動作，從而使使執(zhí)行系系統(tǒng)一一一定的精精度到達達規(guī)定的的位置和和姿勢。三、工業(yè)業(yè)機器人人的特點點通用性柔軟性自動性準確性四、工業(yè)業(yè)機器人人的主要要種類焊接機器器人噴漆機器器人裝配機器器人采礦機器器人搬運機器器人食品工業(yè)業(yè)機器人人五、工業(yè)業(yè)機器人人發(fā)展簡簡況日本技術(shù)術(shù)實力和和數(shù)量世世界第一一歐美

8、快速速追趕日日本中國相對對比較落落后，近近幾年發(fā)發(fā)展迅速速機器人性性能上升升，價格格下降在各個領(lǐng)領(lǐng)域有廣廣泛應用用焊接機器器人焊接機器器人焊接機器器人則是是工業(yè)機機器人應應用最為為廣泛的的一種類類型，即即應用于于焊接操操作的工工業(yè)機器器人。一、焊接接機器人人的分類類按照其應應用，通通?？煞址譃橐韵孪聨最悾?、弧焊機機器人：最常常用的應應用范圍圍是結(jié)構(gòu)構(gòu)鋼的熔熔化極活活性氣體體保護焊焊（CO2、MAG）、不鏽鏽鋼、鋁鋁的熔化化極惰性性氣體保保護焊（MIG），各種種金屬的的鎢極惰惰性氣體體保護焊焊（TIG）等。2、點焊機器器人:典型的應應用領(lǐng)域域是汽車車車身的的焊裝流流水線。但現(xiàn)在在有一種種趨勢，

9、即點焊焊機器人人在中小小型零部部件制造造企業(yè)的的應用也也不斷在在擴展。按照結(jié)構(gòu)構(gòu)坐標系系來分，可以分分為：直角坐坐標型、圓柱坐坐標型、球坐標標型、全全關(guān)節(jié)型型。二、焊接接機器人人的優(yōu)點點穩(wěn)定和提提高焊接接質(zhì)量，保証其其均勻性性。提高勞動動生產(chǎn)率率，一天天可24小時連續(xù)續(xù)生產(chǎn)。改善工人人勞動條條件，可可在有害害環(huán)境下下工作。降低對工工人操作作技術(shù)的的要求?？s短產(chǎn)品品改型換換代的準準備周期期，減少少相應的的設備投投資?？蓪崿F(xiàn)小小批量產(chǎn)產(chǎn)品的焊焊接自動動化。為焊接柔柔性生產(chǎn)產(chǎn)線提供供技術(shù)基基礎。三、焊接接機器人人的組成成焊接機器器人主要要包括機機器人和和焊接設設備兩部部分。1、機器器人由機機器人本本

10、體和控控制柜（硬件及及軟件）組成。2、焊接接裝備，以弧焊焊及點焊焊為例，則由焊焊接電源源，（包包括其控控制系統(tǒng)統(tǒng)）、送送絲機（弧焊）、焊槍槍（鉗）等部分分組成。對于智智能機器器人還應應有傳感感系統(tǒng)，如激光光或攝像像傳感器器及其控控制裝置置等。圖1a、b表示示弧焊機機器人和和點焊機機器人的的基本組組成。組成圖焊接機器器人舉例例（視頻頻）噴漆機器器人噴漆機器器人一、概述述二、特點點三、分類類四、PR11噴漆機器器人1、概況2、主要機機構(gòu)3、主要技技術(shù)指標標一、概述述噴漆機器器人能在在惡劣環(huán)環(huán)境下連連續(xù)工作作，并具具有工作作靈活、工作精精度高等等特點，因此噴噴漆機器器人被廣廣泛應用用于汽車車、大型型

11、結(jié)構(gòu)件件等噴漆漆生產(chǎn)線線，以保保證產(chǎn)品品的加工工質(zhì)量、提高生生產(chǎn)效率率、減輕輕操作人人員勞動動強度。二、特點點噴涂機器器人在使用環(huán)環(huán)境和動動作要求求上有如如下的特特點:工作環(huán)境境包含易易爆的噴噴涂劑蒸蒸氣;沿軌跡高高速運動動，途經(jīng)經(jīng)各點均均為作業(yè)業(yè)點;多數(shù)和被被噴涂件件都搭載載在傳送送帶上，邊移動動邊噴涂涂，所以以它需要要一些特特殊性能能。三、分類類噴涂機器器人通常有兩兩類。液壓噴涂涂機器人人電動噴涂涂機器人人四、PR11型噴漆機器器人1、概況PR 1型 噴漆漆機機 器人人是是 為適適應應 生產(chǎn)產(chǎn)自自 動化化發(fā)發(fā) 展的的需需 要，改改 善勞勞動動 條件件， 提高高產(chǎn)產(chǎn) 品質(zhì)質(zhì)量量 和勞勞 動生

12、生產(chǎn)產(chǎn) 率，降降 低生生產(chǎn)產(chǎn) 成本本而而 研制制的的 自動動化化 噴漆漆裝裝 置，也也 是機機電電 一體體化化 的高高技技 術(shù)產(chǎn)產(chǎn)品品 。PR 1型 機器器人人 為計計算算 機閉閉環(huán)環(huán) 控制制， 電液液伺伺 服驅(qū)驅(qū)動動 ，示示教教 再現(xiàn)現(xiàn)式式 ，多多關(guān)關(guān) 節(jié)型型工工 業(yè)機機器器 人。 具有有設設 計方方案案 合理理； 機、電電 、液液匹匹 配協(xié)協(xié)調(diào)調(diào) ；控控制制 系統(tǒng)統(tǒng)設設 計合合理理 ；元元件件 國產(chǎn)產(chǎn)化化 程度度高高 等特特點點。達達 到國國內(nèi)內(nèi) 自行行設設 計同同類類 產(chǎn)品品的的 先進進水水 平，其其 關(guān)鍵鍵性性 能指指標標 重 復位位置置 精度度處處 國內(nèi)內(nèi)領(lǐng)領(lǐng) 先地地位。2、主要機機

13、構(gòu)操作機械械手液壓站微機控制制柜。3、主要要 技術(shù)術(shù)指指 標如如 下：自 由度度數(shù)數(shù) ：5個額 定負負載載 ：5kgf動 作范范圍圍 ：1600 1300 500mm平 均速速度度 ：1m/s重 復位位置置 精度度： 0.93mm操 作方方式式 ：示示教教再 現(xiàn)，PTC/CP計 算機機內(nèi)內(nèi) 存：122Kb噴漆機器器人的圖圖片機器人在在噴涂、涂膠領(lǐng)領(lǐng)域的應應用噴漆機器器人生產(chǎn)產(chǎn)線車燈涂膠膠機器人人工作站站衛(wèi)生陶瓷瓷施釉機機器人工工作站裝配機器器人裝配機器器人一、概述述二、精密密裝配機機器人1、裝配機機器人（ 裝配配單元、裝配線線)2、裝配機機器人的的周邊設設備一、概述述隨著機器器人智能能程度的的

14、提高，使得它它有可能能對復雜雜產(chǎn)品如如汽車發(fā)發(fā)動機、電動機機等進行行自動裝裝配，并并可大大大提高產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量量和生產(chǎn)產(chǎn)效率。二、精密密裝配機機器人（1）裝配機機器人（裝配單單元、裝裝配線）水平多關(guān)關(guān)節(jié)型機機器人是裝配機機器人的的典型代代表。它共有4個自由度度:兩個回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)，上下移移動以及及手腕的的轉(zhuǎn)動。最近開始始在一些些機器人人上配備備各種可可換手，以增加加通用性性。手爪主要有電動手爪爪和氣動手爪爪兩種形式式氣動手爪爪相對來說說比較簡簡單，價價格便宜宜，因而在一一些要求求不太高高的場合合用得比比較多。電動手爪爪造價比較較高，主主要用在在一些特特殊場合合帶有傳感感器的裝裝配機器器人可以以更好地地

15、順應對對象物進進行柔軟軟的操作作。裝配配機器人人經(jīng)常使使用的傳傳感器有有視覺傳感感器、觸覺傳感感器、接近覺傳傳感器和力傳感器器等。視覺傳感感器主要用于于零件或或工件的的位置補補償，零零件的判判別、確確認等。觸覺和接接近覺傳傳感器一般固定定在指端端，用來來補償零零件或工工件的位位置誤差差，防止止碰撞等等。力傳感器器一般裝在在腕部，用來檢檢測腕部部受力情情況，一一般在精精密裝配配或去飛飛邊一類類需要力力控制的的作業(yè)中中使用。（2） 裝配配機器人人的周邊邊設備機器人進進行裝配配作業(yè)時時，除機機器人主主機、手手爪、傳傳感器外外，零件件供給裝置置和工件搬運運裝置也至為重重要。無無論從投投資額的的角度還還

16、是從安安裝占地地面積的的角度，它們往往往比機機器人主主機所占占的比例例大。周周邊設備備常由可編程控控制器控控制，此外一一般還要要有臺架、安全欄等。零件供供給器零件供給給器的作作用是保保證機器器人能逐逐個正確確地抓取取待裝配配零件，保證裝裝配作業(yè)業(yè)正常進進行。給料器用振動或或回轉(zhuǎn)機機構(gòu)把零零件排齊齊，并逐逐個送到到指定位位置。托盤盤大零件或或易磕碰碰劃傷的的零件加加工完畢畢后一般般應碼放放在稱為為托盤的容器中中運輸，托盤裝裝置能按按一定精精度要求求把零件件送到給給定位置置，然后后再由機機器人一一個一個個取出。輸送裝裝置在機器人人裝配線線上，輸輸送裝置置承擔把把工件搬搬運到各各作業(yè)地地點的任任務，

17、輸輸送裝置置中以傳傳送帶居居多。輸送裝置置的技術(shù)術(shù)問題是是停止精度度、停止止時的沖沖擊和減減速振。減震器器可用來來吸收沖沖擊能。其他用途途的工業(yè)業(yè)機器人人2.6其他用途途的工業(yè)業(yè)機器人人搬運機器器人主要用于于工廠中中一些工工序的上上下料作作業(yè)、拆拆垛和碼碼垛作業(yè)業(yè)等。這這類機器器人精度度相對低低一些，但負荷荷比較大大，運動動速度比比較高。其機器器人操作作機多采采用點焊焊或弧焊焊機器人人結(jié)構(gòu)，也有的的采用框框架式和和直角坐坐標式結(jié)結(jié)構(gòu)形式式。隨著著工廠自自動化程程度的不不斷提高高和生產(chǎn)產(chǎn)節(jié)拍的的加快，搬運機機器人使使用得越越來越多多。水切割機機器人、激光加加工機器器人它通過高壓水和激光這種新的的

18、工具，對工件件實施切切割、焊焊接或者者是金屬屬材料的的表面特特殊處理理，可以以實現(xiàn)金金屬及其其他材料料的特殊殊加工。高壓水水切割的的特點是是其切縫縫處光滑滑，無需需進行二二次處理理，并且且避免了了其他熱熱加工手手段帶來來的工件件變形。激光加加工則是是充分利利用了激激光的特特性，實實現(xiàn)對工工件的精精密切割割、鉆孔孔、焊接接以及表表面熱處處理這些些作業(yè)往往往是傳傳統(tǒng)的加加工手段段無法完完成的。檢查和測測量機器器人集三種功功能于一一體，包包括機器器人的運運動控制制、操作作對象狀狀態(tài)的感感知以及及對所采采集到的的信息進進行分析析和判斷斷，最終終給出檢檢查和測測量結(jié)果果。檢查查和測量量機器人人主要用用于

19、工件件的形狀狀測量、裝配檢檢查以及及產(chǎn)品缺缺陷檢查查等。隨著信息息技術(shù)和和微電子子技術(shù)的的發(fā)展，這些行行業(yè)也迫迫切需要要機器人人進行作作業(yè)。但但這些行行業(yè)的特特點是超超精密化化和精細細化，產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)質(zhì)量與環(huán)環(huán)境的好好壞有直直接關(guān)系系，在這這種環(huán)境境下作業(yè)業(yè)對機器器人有特特殊要求求，因此此產(chǎn)生了了凈化機器器人。對于凈凈化機器器人，如如何抑制制塵埃粒粒子大小小和數(shù)量量是其關(guān)關(guān)鍵問題題。另外外，現(xiàn)代代制造業(yè)業(yè)中，許許多器件件的制造造需要在在真空環(huán)環(huán)境下進進行，因因此也出出現(xiàn)了真空機器器人。凈化機機器人和和真空機機器人除除對環(huán)境境有很高高的要求求之外，其速度度和精度度也有了了很大提提高。并并且機器器人

20、的結(jié)結(jié)構(gòu)不同同于一般般工業(yè)機機器人的的結(jié)構(gòu)，具有一一定的特特殊性。工業(yè)機器器人發(fā)展展趨勢工業(yè)機器器人發(fā)展展趨勢機器人技技術(shù)是一種綜綜合性高高技術(shù)，它涉及及到多種種相關(guān)技技術(shù)及學學科，如如機構(gòu)學、控制工程程、計算機、人工智能能、微電子學學、傳感技術(shù)術(shù)、材料科學學以及仿生學等科學技技術(shù)。因因此機器器人技術(shù)術(shù)的發(fā)展展一方面面帶動了了相關(guān)技技術(shù)及學學科的發(fā)發(fā)展，另另一方面面也取決決于這些些相關(guān)技技術(shù)和學學科的發(fā)發(fā)展進程程。(1)機器人操操作機負載/自重比大大、高速速高精度度的機器器人操作作機一直直是機器器人設計計者追求求的目標標，通過過有限元元模擬分分析及仿仿真設計計等現(xiàn)代代設計方方法的運運用，機機器

21、人操操作機已已實現(xiàn)了了優(yōu)化設設計。(3)控制系統(tǒng)統(tǒng)控制系統(tǒng)統(tǒng)的性能能迸一步步提高，已由過過去控制制標準的的6軸機器人人發(fā)展到到現(xiàn)在能能夠控制制21軸甚至27軸，以實實現(xiàn)多機機器人系系統(tǒng)及周周邊設備備的協(xié)調(diào)調(diào)運動，并且實實現(xiàn)了軟軟件伺服服和全數(shù)數(shù)字控制制。在該該領(lǐng)域日日本YASKAWA和德國KUKA公司處于于領(lǐng)先地地位。(2)并聯(lián)機器器人采用并聯(lián)聯(lián)機構(gòu)，利用機機器人技技術(shù)，實實現(xiàn)高精精度測量量及加工工，這是是機器人人技術(shù)向向數(shù)控技技術(shù)的拓拓展，為為將來實實現(xiàn)機器器人和數(shù)數(shù)控技術(shù)術(shù)的一體體化奠定定了基礎礎。意大大利comau公司、日日本fanuc等公司已已開發(fā)出出了此類類產(chǎn)品。(5)網(wǎng)絡通訊訊功能日本YASKAWA和德國KUKA公司的最最新機器器人控制制器已實實現(xiàn)了與與Canbus、Profibus總線及一一些網(wǎng)絡絡的連接接，使機機器人由由專用設設備向標標準化設設備發(fā)展展。(4)傳感系統(tǒng)統(tǒng)激光傳感感器、視視覺傳感感器和力力傳感器器在工業(yè)業(yè)機器人人系統(tǒng)中中已得到到廣泛應應用，并并實現(xiàn)了