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信息编号:47685006 发布时间:2019/9/11 9:32:00
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工业机器人 (面向工业领域的机器人) 锁定
本词条由“科普中国”百科科学词条编写与应用工作项目 审核 。
工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。
目录
1 历史沿革
2 主要特点
3 组成结构
4 发展前景
? 中国
? 国外
5 技术原理
6 种类介绍
7 应用领域
? 输送线
? 涂胶
? 焊接
? 自动装箱
? 自动焊接
8 发展方向
9 市场结构
历史沿革
已知最早的工业机器人,符合ISO定义是由“条例”格里菲斯P·泰勒于1937年完成并出版的Meccano杂志,1938年3月。几乎完全是用吊车状装置建成的Meccano件和动力由单个电动机。运动五轴是可能的,包括抢而抢旋转。自动化是用穿孔纸带通电螺线管,这将有利于起重机的控制杆的运动来实现的。该机器人可以在预先设定的图案叠积木。需要为每个所需的运动马达的转数,第一次绘制在坐标纸上。然后这个信息被转移到纸带上,从而也推动了机器人的单个马达。1997,克里斯舒特建造的机器人的完整副本。
乔治·迪沃申请了第一个机器人的专利在1954年(1961年授予)。制作机器人的第一家公司是Unimation,由迪沃并成立约瑟夫F. Engelberger于1956年,并且是基于迪沃的原始专利。Unimation机器人也被称为可编程移机,因为一开始他们的主要用途是从一个点传递对象到另一个,不到十英尺左右分开。他们用液压 执行机构,并编入关节 坐标,即在一个教学阶段进行存储和回放操作中的各关节的角度。他们是精确到一英寸的1 / 10,000。Unimation后授权其技术,川崎重工和GKN,制造Unimates分别在日本和英国。一段时间以来Unimation唯一的竞争对手是美国辛辛那提米拉克龙公司 的俄亥俄州。这从根本上改变了20世纪70年代后期,几个大财团的日本开始生产类似的工业机器人。
1969年,维克多·沙因曼在斯坦福大学发明了斯坦福大学的手臂,全电动,6轴多关节型机器人的设计允许一个手臂的解决方案。这使得它精确地跟踪在太空中任意路径拓宽了潜在用途的机器人更复杂的应 用,如装配和焊接。沙因曼则设计了第二臂的MIT 人工智能实验室,被称为“麻省理工学院的手臂。” 沙因曼,接收奖学金从Unimation发展他的设计后,卖给那些设计以Unimation谁进一步发展他们的支持,通用汽车公司,后来它上市的可编程的通用机装配(PUMA)。
工业机器人在欧洲起飞相当快,既ABB机器人和库卡机器人带来机器人市场在1973年ABB机器人(原ASEA)推出IRB 6,世界上首位市售全电动微型处理器控制的机器人。前两个IRB 6机器人被出售给马格努森在瑞典进行研磨和抛光管弯曲并在1974年1月被安装在生产同样是在1973年,库卡机器人建立了自己的第一个机器人,被称为FAMULUS,也1第一关节机器人具有6机电驱动轴。
在机器人技术在20世纪70年代后期,许多美国公司的兴趣增加进入该领域,包括大公司,如通用电气和通用汽车公司(这就形成合资 FANUC机器人与FANUC日本LTD)。美国创业公司包括Automatix和娴熟技术,公司在机器人热潮在1984年的高度,Unimation收购了西屋电气公司 107万美元。西屋出售Unimation以史陶比尔法韦日SCA的法国于1988年,还在进行关节型机器人用于一般工业和洁净室应用,甚至买的机器人事业部,博世于2004年底。
只有少数的非日本公司管理,最终在这个市场中生存,其中主要的有:娴熟技术,史陶比尔,Unimation,在瑞典 - 瑞士公司ABB阿西亚·布朗Boveri公司,在德国公司的KUKA机器人与意大利公司柯马。[1]
主要特点
戴沃尔提出的工业机器人有以下特点:将数控机床的伺服轴与遥控操纵器的连杆机构联接在一起,预先设定的机械手动作经编程输入后,系统就可以离开人的辅助而独立运行。这种机器人还可以接受示教而完成各种简单的重复动作,示教过程中,机械手可依次通过工作任务的各个位置,这些位置序列全部记录在存储器内,任务的执行过程中,机器人的各个关节在伺服驱动下依次再现上述位置,故这种机器人的主要技术功能被称为“可编程”和“示教再现”。
1962年美国推出的一些工业机器人的控制方式与数控机床大致相似,但外形主要由类似人的手和臂组成。后来,出现了具有视觉传感器的、能识别与定位的工业机器人系统。
工业机器人最显著的特点有以下几个:
(1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程,因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用,是柔性制造系统中的一个重要组成部分。
(2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,在控制上有电脑。此外,智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”,如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。
(3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外,一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如,更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。
(4)工业机器技术涉及的学科相当广泛,归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能,这些都是微电子技术的应用,特别是计算机技术的应用密切相关。因此,机器人技术的发展必将带动其他技术的发展,机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。
当今工业机器人技术正逐渐向着具有行走能力、具有多种感知能力、具有较强的对作业环境的自适应能力的方向发展。当前,对全球机器人技术的发展最有影响的国家是美国和日本。美国在工业机器人技术的综合研究水平上仍处于领先地位,而日本生产的工业机器人在数量、种类方面则居世界首位。
(1)技术先进工业机器人集精密化、柔性化、智能化、软件应用开发等先进制造技术于一体,通过对过程实施检测、控制、优化、调度、管理和决策,实现增加产量、提高质量、降低成本、减少资源消耗和环境污染,是工业自动化水平的最高体现。
(2)技术升级工业机器人与自动化成套装备具备精细制造、精细加工以及柔性生产等技术特点,是继动力机械、计算机之后,出现的全面延伸人的体力和智力的新一代生产工具,是实现生产数字化、自动化、网络化以及智能化的重要手段。
(3)应用领域广泛工业机器人与自动化成套装备是生产过程的关键设备,可用于制造、安装、检测、物流等生产环节,并广泛应用于汽车整车及汽车零部件、工程机械、轨道交通、低压电器、电力、IC装备、军工、、金融、医药、冶金及印刷出版等众多行业,应用领域非常广泛。
(4)技术综合性强工业机器人与自动化成套技术,集中并融合了多项学科,涉及多项技术领域,包括工业机器人控制技术、机器人动力学及仿真、机器人构建有限元分析、激光加工技术、模块化程序设计、智能测量、建模加工一体化、工厂自动化以及精细物流等先进制造技术,技术综合性强。
组成结构
工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座和执行机构,包括臂部、腕部和手部,有的机器人还有行走机构。大多数工业机器人有3~6个运动自由度,其中腕部通常有1~3个运动自由度;驱动系统包括动力装置和传动机构,用以使执行机构产生相应的动作;控制系统是按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号,并进行控制。
工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直角坐标移动;圆柱坐标型的臂部可作升降、回转和伸缩动作;球坐标型的臂部能回转、俯仰和伸缩;关节型的臂部有多个转动关节。
工业机器人按执行机构运动的控制机能,又可分点位型和连续轨迹型。点位型只控制执行
工业机器人
工业机器人
机构由一点到另一点的准确定位,适用于机床上下料、点焊和一般搬运、装卸等作业;连续轨迹型可控制执行机构按给定轨迹运动,适用于连续焊接和涂装等作业。
工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程输入型是将计算机上已编好的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制柜。
示教输入型的示教方法有两种:一种是由操作者用手动控制器(示教操纵盒),将指令信号传给驱动系统,使执行机构按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍;另一种是由操作者直接领动执行机构,按要求的动作顺序和运动轨迹操演一遍。在示教过程的同时,工作程序的信息即自动存入程序存储器中在机器人自动工作时,控制系统从程序存储器中检出相应信息,将指令信号传给驱动机构,使执行机构再现示教的各种动作。示教输入程序的工业机器人称为示教再现型工业机器人。
具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人,能在较为复杂的环境下工作;如具有识别功能或更进一步增加自适应、自学习功能,即成为智能型工业机器人。它能按照人给的“宏指令”自选或自编程序去适应环境,并自动完成更为复杂的工作。


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