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從機器人五大領(lǐng)域出發(fā)談工業(yè)機器人發(fā)展趨勢

發(fā)布時(shí)間:2024-03-20 09:20:39 閱讀:1028 作者:銳翔工控

工業(yè)機器人由機械本體、控制系統、驅動(dòng)與傳動(dòng)系統和傳感器組件等基本部分組成。是應用于工業(yè)領(lǐng)域的多關(guān)節機械手或多自由度的機械裝置,能自動(dòng)執行工作,靠自身動(dòng)力和控制能力來(lái)實(shí)現設計功能的裝置。機器人的主體為機座和執行機構,主要包括臂部、腕部和手部,有的帶有行走機構。既可接受人類(lèi)指揮,也可按照預先編排的指令程序運行,先進(jìn)的工業(yè)機器人能夠根據人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動(dòng)。

  

  自從1962年美國研制出世界上第一臺工業(yè)機器人以來(lái),機器人技術(shù)及其產(chǎn)品發(fā)展很快,已成為柔性制造系統(FMS)、自動(dòng)化工廠(chǎng)(FA)、計算機集成制造系統(CIMS)的自動(dòng)化工具。 廣泛采用工業(yè)機器人,不僅可提高產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量,而且對保障人身安全,改善勞動(dòng)環(huán)境,減輕勞動(dòng)強度,提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,節約原材料消耗以及降低生產(chǎn)成本,有著(zhù)十分重要的意義。和計算機、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)一樣,工業(yè)機器人的廣泛應用正在日益改變著(zhù)人類(lèi)的生產(chǎn)和生活方式。

  自20世紀60年代初機器人問(wèn)世以來(lái),機器人技術(shù)經(jīng)歷了不斷的發(fā)展,已取得了實(shí)質(zhì)性的進(jìn)步和成果。主要體現在如下幾個(gè)方面:

 ?。?)提高生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度 應用機器人,有利于提高材料的傳送、工件的裝卸、刀具的更換以及機器的裝配等自動(dòng)化程度,從而可以提高勞動(dòng)生產(chǎn)率,降低生產(chǎn)成本,加快實(shí)現工業(yè)生產(chǎn)機械化和自動(dòng)化的步伐。

 ?。?)改善勞動(dòng)條件、避免人身事故 在高溫、高壓、低溫、低壓、有灰塵、噪聲、臭味、有放射性或有其它毒性污染以及工作空間狹窄等場(chǎng)合中,用人直接操作是有危險或根本不可能的。而應用機器人即可部分或全部代替人安全地完成作業(yè),大大地改善工人的勞動(dòng)條件。同時(shí),在一些動(dòng)作簡(jiǎn)單但又重復作業(yè)的操作中,以機器人代替人進(jìn)行工作,可以避免由于操作疲勞或疏忽而造成的人身事故。

 ?。?)減少人力,便于有節奏的生產(chǎn) 應用機器人代替人進(jìn)行工作,這是直接減少人力的一個(gè)側面,同時(shí)由于應用機器人可以連續地工作,這是減少人力的另一個(gè)側面。因此,在自動(dòng)化機床和綜合加工自動(dòng)生產(chǎn)線(xiàn)上目前幾乎都設有機器人,以減少人力和更準確地控制生產(chǎn)的節拍,便于有節奏地進(jìn)行生產(chǎn)。

  目前,世界上有百萬(wàn)多臺工業(yè)機器人正在各種生產(chǎn)現場(chǎng)工作;在非制造領(lǐng)域,上至太空艙、宇宙飛船,下至極限環(huán)境作業(yè)、日常生活服務(wù),機器人技術(shù)的應用已拓展到社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的諸多領(lǐng)域;傳統制造領(lǐng)域,工業(yè)機器人經(jīng)過(guò)誕生、成長(cháng)、成熟期后,已成為不可或缺的核心自動(dòng)化裝備。

 ?。?)熱加工生產(chǎn)中的工業(yè)機器人

  工業(yè)機器人在鑄造生產(chǎn)中應用廣泛,涉及鑄造、噴砂處理、噴丸清理及鑄件運輸等幾乎所有環(huán)節。

  工業(yè)機器人在鑄造生產(chǎn)中所完成的基本功能包括:從機器的工作區域取出鑄件;依次將鑄件移送到檢測位置,進(jìn)入冷卻裝置;放入切邊機的壓模中;從壓模中拿走,分放在包裝箱中;將芯放到鑄造砂型中并澆注金屬。用于鑄造生產(chǎn)中的工業(yè)機器人應具有特殊的結構形式,以防止周?chē)橘|(zhì)的作用;如控制柜、控制臺、導軌以及摩擦表面的密封,將控制系統布置在獨立單元中等。鑄造生產(chǎn)中的工業(yè)機器人正朝著(zhù)運行的快速性及可靠性方向發(fā)展。

 ?。?)冷加工設備中的工業(yè)機器人 工業(yè)機器人在鍛壓設備生產(chǎn)中涉及的應用領(lǐng)域包括:用于曲柄壓力機、模壓曲柄彎管機、螺旋壓力機等。

  在鍛壓生產(chǎn)中應用的工業(yè)機器人,其基本功能包括:從規定位置夾持毛坯;移送到工作位置;從一個(gè)位置轉放到另一個(gè)位置(其中包括轉動(dòng));取下成品件并將其放到包裝箱中;抓放廢料;發(fā)出控制機器人技術(shù)綜合裝置的指令等。

 ?。?)金屬切削機床用的工業(yè)機器人 在柔性生產(chǎn)單元、柔性制造系統中,采用工業(yè)機器人輔助生產(chǎn)是最有成效的方法。目前,具有基本組合模塊結構的金屬切削機床用工業(yè)機器人已經(jīng)得到廣泛的應用。

  金屬切削機床用的工業(yè)機器人所完成的基本功能包括:在機床工作空間內安裝事先已經(jīng)定向的毛坯;從機床上取下零件并放入包裝箱(貯料器)中;必要時(shí)翻轉零件,清洗零件及夾具的基準面;控制裝置發(fā)出工藝指令;檢測零件等。當采用輔助裝置和坐標循環(huán)臺、升降平臺等機構時(shí),可以擴大工業(yè)機器人的功能。

 ?。?)裝配用工業(yè)機器人 在裝配生產(chǎn)中的工業(yè)機器人,既可為自動(dòng)裝配機服務(wù),又可直接用來(lái)完成大批量零件裝配作業(yè)。

  裝配作業(yè)包括堆垛、擰螺絲、壓配、鉚接、彎形、卷邊、膠合等。為實(shí)現工業(yè)機器人操作必須保證基本功能的實(shí)現:如在垂直方向上手臂應該能作直線(xiàn)運動(dòng);機器人結構在沿垂直軸方向上要有足夠高的剛度,能夠承受在裝配方向上產(chǎn)生相當大的作用力;機器人有補償定位誤差的可能性,即結構的柔順性,如依靠在垂直于裝配基本方向的平面上結構的柔順性;工作機構能作高速運動(dòng)。當考慮上述基本功能要求時(shí),裝配工業(yè)機器人合理的結構應該是帶有在水平面上鉸接的工作手臂,并具有垂直行程的工作機構。工業(yè)機器人的承載能力不應超過(guò)極限值,并且,機器人應具有很靈活的、較大的工作空間以及緊湊的結構。

 ?。?)金屬電鍍設備用的工業(yè)機器人 金屬電鍍設備用的工業(yè)機器人主要用于在電鍍槽上的服務(wù)及涂漆作業(yè)。涉及的應用領(lǐng)域包括:電鍍法涂層、化學(xué)法涂層、陽(yáng)極機械法在零件上涂層等。目前,提高金屬電鍍機器人操作機的移動(dòng)速度、提高電傳動(dòng)的勞動(dòng)生產(chǎn)率、減少金屬消耗量、減少生產(chǎn)過(guò)程所占的工作面積等是該類(lèi)工業(yè)機器人的發(fā)展方向。

  同樣,在工業(yè)機器人研究領(lǐng)域,學(xué)者們正朝著(zhù)模糊控制、智能化、通用化、標準化、模塊化、高精化、網(wǎng)絡(luò )化及自我完善和修復能力等方向進(jìn)行研發(fā)。

 ?。?)模糊控制和智能化  模糊控制是利用模糊數學(xué)的基本思想和理論的控制方法。對于復雜的系統,由于變量太多,用傳統控制模型難以正確描述系統的動(dòng)態(tài),此時(shí)便可以用模糊數學(xué)來(lái)處理這些控制問(wèn)題。未來(lái)機器人的特點(diǎn)在于其具有更高的智能。隨著(zhù)計算機技術(shù)、模糊控制技術(shù)、專(zhuān)家系統技術(shù)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和智能工程技術(shù)等高新技術(shù)的不斷發(fā)展,工業(yè)機器人的工作能力將會(huì )突破性的提高及發(fā)展。

 ?。?)通用化、標準化、模塊化 工業(yè)機器人的組件及構件實(shí)現通用化、標準化、模塊化是降低成本的重要途徑之一。

 ?。?)高精化 隨著(zhù)制造業(yè)對機器人要求的提高,開(kāi)發(fā)高精度工業(yè)機器人是必然的發(fā)展結果。

    

 ?。?)網(wǎng)絡(luò )化 目前應用的機器人大多僅實(shí)現了簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò )通訊和控制,如何使機器人由獨立的系統向群體系統發(fā)展,使遠距離操作監控、維護及遙控是目前機器人研究中的熱點(diǎn)之一。

  

 ?。?)自我完善和修復能力 機器人應該具有自我修復的能力,才能更好地避免因為突發(fā)狀況導致的生產(chǎn)停頓。當出現錯誤指令時(shí)應該自己進(jìn)行報警或調試;當元器件損壞時(shí)可以自我進(jìn)行修復。

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