工业机器人在汽车制造业中的应用

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工业机器人在汽车制造业中的应用

工业机器人在汽车制造业中的应用

Application of industrial robo t in automobile manufacturing industry 工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的重要的现代制造业自动化装备。

目前,国际上的工业机器人公司主要分为日系和欧系。日系中主要有安川、OTC、松下、FANUC、不二越、川崎等公司的产品。欧系中主要有德国的KUKA、CLOOS、瑞典的ABB、意大利的COMAU及奥地利的IGM公司。工业机器人已成为柔性制造系统(FMS)、工厂自动化(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动工具。

我国工业机器人是从20世纪80年代开始起步,经过二十年余年的努力,已经形成了一些具有竞争力的工业机器人研究机构和企业。先后研发出弧焊、点焊、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。近几年,我国工业机器人及含工业机器人的自动化生产线相关产品的年产销额已突破十亿元。目前国内市场年需求量在3000台左右,年销售额在20亿元以上。统计数据显示,中国市场上工业机器人总共拥有量近万台,占全球总量的0.56%,其中完全国产工业机器人(行业内规模比较大的前三家工业机器人企业)行业集中度占30%左右,其余都是从日本、美国、瑞典、德国、意大利等20多个国家引进的。国产工业机器人目前主要以国内市场应用为主,年出口量为100台左右,年出口额为0.2亿以上。

工业机器人50%以上用在汽车领域,当前,工业机器人的应用领域主要有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂作业。目前,国际上工业机器人技术在制造业应用范围越来越广阔,现已从传统制造业推广到其他制造业,进而推广到诸如采矿、建筑、农业、灾难救援等各种非制造行业。但汽车工业仍是工业机器人的主要应用领域。据了解,美国60%的工业机器人用于汽车生产;全世界用于汽车工业的工业机器人已经达到总用量的37%,用于汽车零部件的工业机器人约占24%。

在我国,工业机器人的最初应用是在汽车和工程机械行业,主要用于汽车及工程机械的喷涂及焊接。目前,由于机器人技术以及研发的落后,工业机器人还主要应用在制造业,非制造业使用的较少。据统计,近几年国内厂家所生产的工业机器人有超过一半是提供给汽车行业。可见,汽车工业的发展是近几年我国工业机器人增长的原动力之一。

焊接机器人在汽车制造业中发挥着不可替代的作用,焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备,是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,主要用于工业自动化领域,其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业,在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用,其中应用最多的以弧焊、点焊为主。

目前,焊接工业机器人在一汽、上汽、沈阳中顺、金杯通用、重庆长安、湖南长丰等整车制造企业广泛应用,据统计每辆汽车车身上,大约有3000~4000个电阻点焊焊点,电阻点焊技术的应用实现了汽车车身制造的量产化与自动化。

多年来,我国汽车零部件生产一直是手工焊、专机焊占据焊接生产的主导地位,劳动强度大,作业环境恶劣,焊接质量不易保证,而且生产的柔性也很差,无法适应现代汽车生产的需要。近年来由于焊接机器人的大量应用,提高了零部件生产的自动化水平及生产效率,同时使生产更具有柔性,焊接质量也

得到了保证。近年来,焊接机器人在大连华克、上海华克、上海龙马神、南京新迪、长春佛吉亚、上海汇众等零部件及配件生产企业也有着典型的应用。工业机器人(简称 IR)是广泛适用的能够自主动作,且多轴联动的机械设备。它们通常配备有机械手、刀具或其他可装配的加工工具,以及能够执行搬运操作与加工制造的任务。工业机器人在汽车生产中的主要应用有:点焊,弧焊,铆接,涂胶,喷涂等。在汽车零部件的生产中广泛采用了点焊、凸焊、缝焊、对焊及电弧焊等焊接工艺。例如:横梁总成托架点焊,传动轴平衡片凸焊,汽车燃油箱缝焊,汽车轮圈连续闪光对焊,汽车转向臂、消声器、净化器壳体的电弧焊等。

随着我国汽车工业的发展和对自动化水平要求的不断提高,将为焊接机器人市场的快速增长提供了一个良好的机会。预计国内企业对焊接机器人的需求量将以30%以上的速度增长。从机器人技术发展趋势看,焊接机器人不断向智能化方向发展,完全实现生产系统中机器人的群体协调和集成控制,从而达到更高的可靠性和安全性。而采用焊接机器人的汽车生产企业在高技术、高质量、低成本条件下必将获得高速发展,也必将为汽车产业的发展带来新的生机。

以下是几种汽车制造行业中普片应用的几种机器人

一、搬运机器人在汽车制造业中应用

汽车桥箱类零件具有精度高、加工工序多、形状复杂、重量重的特点,为提高其加工精度及生产效率,各重型汽车生产厂家纷纷采用数控加工中心来加工此类零部件。而在使用数控加工中心加工工件时,要求工件在工作台上具有非常高的定位精度,且需要保证每次上料的一致性。由於人工上料此类的工件具有劳动强度高、上料精度不好控制等缺点,现在正逐步被工业机器人或专机进行上下料所取代。工业机器人具有重复定位精度高,可靠性高,生产柔性化,自动化程度高等突出的优势:与人工相比,能够大幅度提高生产效率和产品质量;与专机相比,具有可实现生产的柔性化,投资规模小等特点。机器人智能化自动搬运系统作为减速器壳体加工的重要生产环节,虽然已经在国内重型汽车厂内取得成功的应用,但依然尚未普及。在国家经济建设飞速发展的进程中,重型载重汽车的生产能力及生产力水平亟待有一个质的飞跃,而工业机器人即是提升生产力水平的强力推进器。

如图所示为机器人自动柔性搬运系统的现场布局。该系统包括1台FANUC R-2000iB/165F机器人,1个机器人手爪,1个长11m的行走轴,2台上下料滑台,FANUC iR Vision 2DV视觉系统,FANUC iR Vision 3DL视觉系统,5台抽检滑台,电气控制系统。该系统使用1台机器人完成服务5台机床进行上下料的作业。

图1 机器人自动柔性搬运系统的现场布局

在此系统中,1台FANUC R-2000iB/165F机器人被安装於行走轴上,能够实现整个系统的上下料动作。基於机器人专用手爪单元开发的手爪,非常适用於工件一致性较差的使用情况,并有较高的定位精度和抓持稳定性。

在长度为11m的行走轴导轨上安装一台工业机器人,最大运动速度为1.5米/秒,使用FANUC伺服电机驱动,具有重复定位精度高、响应速度快、运行平稳、可靠等特点。此外,还专门设计了防尘罩,保护导轨、直线轴承以及齿条等运动部件,有效提高了可靠性和使用寿命。在实际应用中,导轨安装於两条生产线机床的中心线上,所安装的工业机器人运动范围完全覆盖5台机床以及上下料滑台区域。从而实现了1台机器人服务5台机床进行上下料作业。

2台上下料滑台,每个上面有4个托盘,每个托盘分别可以存放一个工件。以实

现待加工工件的上料,以及加工完成工件的下料。在该系统中,由於使用了视觉技术,因此上下料滑台无需工件的定位装置。

FANUC iR Vision 2D视觉系统由一个安装於手爪上的2D摄像头完成视觉数据采集。该视觉系统作为待加工工件准确抓取的定位方式,省去通常为满足机器人的准确抓取而必须采用的机械预定位夹具,具有很高的柔性,使得在加工中心上可以非常容易地实现多产品混合生产。而FANUC iR Vision 3DL视觉系统由一个安装於地面上的3D Laser Sensor完成视觉数据采集。该视觉系统解决了定位面有偏差的工件上料位置变化问题。由於待加工工件为毛坯件,机器人抓取工件後,上料的定位孔位置会发生变化,甚至工件上料时的平面度也有变化。该技术可以自动补偿位置变化,实现高精度上料。5台抽检滑台分别针对一台机床,以实现随时对该机床加工工件质量的检测。电气控制系统运用人机界面对整个机器人自动柔性搬运系统的运行状态进行监控。采用三菱Q系列PLC控制器,并使用工业现场总线实现系统中实时和非实时数据的传输,具有高度可靠性和可维护性。安全设备采用门开关作为机器人工作区域的安全防护,完全做到人机隔离,确保系统在自动运行中的人员安全。

该套设备的应用极大地提高了产品的质量稳定性,节省了大批人工,提高了企业的自动化水平,减少了企业的劳动力成本支出,提高了产品的巿场竞争力。系统流程如图2所示。

图2 机器人自动柔性搬运系统流程图

2D视觉技术:无夹具定位工件的自动柔性搬运

机器人对无定位工件的自动柔性搬运系统的工作原理,就是利用高清晰摄像头(vision系统)实现对无定位工件的准确位置判断,在机器人收到信号後,机器人装上为工件定制的专用手爪可靠的抓取工件,在与机床进行通讯得到上料请求後,最终完成机床的上下料。在各种机械加工行业中该系统应用广泛。使用机器人对无夹具定位工件的自动柔性搬运系统可以使生产流水线更加简单易於维护,并大幅度降低工人的劳动强度,效率和柔性又比较高。该系统结构简单,安全文明,并且无污染,能在各种机械加工场合进行应用,满足了高效率、低能耗的生产要求。

FANUC iR Vision 2DV视觉系统主要是通过视觉系统软件设置,建立视觉画面上的点位与机器人位置相对应关系。对工件进行视觉成像,与已标定的工件进行比较,得出偏差值,即机器人抓放位置的补偿值,实现机器人自动抓放。该技术实现了机器人在无夹具定位工件情况下的自动柔性搬运。

在该上下料系统中,待加工工件形状复杂,用夹具进行定位非常复杂,也不利於以後同类新产品的扩展。应用FANUC iR Vision 2DV视觉系统後,待加工工件只需放置於上下料滑台无定位装置的托盘上,实际情况为待加工工件可以在托盘上移动正负2厘米以及旋转正负30度。这样大大减少了在上下料滑台上的设计工作,保证了系统的扩展功能。

FANUC iR Vision 2DV视觉系统的原理是,选一个待加工工件作为初始工件,通过2DV视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进行标定,同时完成初始工件的特征标定。示教完成的抓取程序为初始工件初始位置的抓取位置,此时工件抓取偏差值为零。当工件平移或者旋转後,位置与初始工件的位置发生变化。通过2DV软件,机器人能够计算出位置变化量X、Y、R。机器人把该偏差值存入位置寄存器[PR]中。此时机器人可以通过把偏差值[PR]补偿到初始抓取位置来实现工件的抓取。2DV视觉系统操作流程如图3。

图3 2DV视觉系统操作流程

在该上下料的应用中只有一种工件,当有多种工件时,2DV视觉系统可以根据不同的工件进行多次特征标定,实现多种工件之间的切换调用。大大提高了系统的可扩展性,柔性度高。

3D视觉定位技术助力机器人准确上料

3D视觉定位技术应用於机器人上料至机床。摄像头安装固定在3DL视觉支架上。该技术解决了定位面有偏差的工件上料位置变化问题。由於工件为毛坯件,机器人抓取工件後,上料的定位孔位置会发生变化,甚至工件上料时的平面度也有变化。对於此,在没有3DL视觉系统的情况下,机器人是无法实现对工件的准确上料。

其原理是:选一个毛坯件作为初始工件,通过3DL视觉软件对该工件在摄像头中的画面点位与机器人示教点位的关系进行标定,同时完成初始工件的特征标定。示教完成的上料程序为初始工件初始位置的上料位置,此时工件上料偏差值为零。当抓取其它毛坯件後,定位孔位置以及工件的平面度发生变化。通过3DL软件,机器人能够计算出位置变化量X、Y、Z、W、P、R。机器人把该偏差值存入位置寄存器[PR]中。此时机器人可以通过把偏差值[PR]补偿到初始上料位置来实现工件的上料。

2DV是通过摄像头计算平面变化量,3DL是通过摄像头和激光综合计算空间变化量。实际上3DL是2DV与激光技术的综合应用,该技术大大增加了系统设计的可行性,尤其是在遇到定位面有偏差的工件设计时。软浮动功能:补偿机器人手爪在抓取工件时产生的位置偏差

软浮动功能(Soft Float)应用於工件抓取和机器人机床上、下料步骤。该项目

中,机器人手爪抓取处於待加工工件位置在毛坯面,各个毛坯件抓取位置与定位孔位置都有差异。毛坯面与定位孔位置的变化会引起一系列的问题,这包括:工件在托盘内,机器人抓取後,由於毛坯面带来的偏差就会导致工件在手爪抓取时产生移动,偏差大的时候会与托盘之间产生摩擦;机器人从机床下料时,由於毛坯面带来的偏差,导致手抓不能完全贴合毛坯面,即使强硬贴合上,在工件脱离定位销时会有严重的摩擦,导致碰撞报警。

虽然有2DV视觉补偿,但是毛坯面不能作为特征量,导致在机器人手爪抓取工件的位置在不停的变化,机器人无法补偿此偏差。

当开启软浮动功能後,机器人可以受外力改变姿态,改变大小可以通过参数设置。手爪在抓取毛坯件时可以根据毛坯面改变姿态,达到完全贴合,避免碰撞和摩擦。

在该项目中,工件定位孔与机床定位销(锥形)之间的配合精度达到0.01毫米。机器人本身的重复精度是大於0.01毫米的,导致工件上料位置偏差。此时,通过应用软浮动功能,机器人首先抓取工件运行到定位销锥度部位,由机床夹具夹紧,机器人通过软浮动移动至上料位置,从而实现上料过程。

搬运机器人

机器人自动柔性搬运系统在重型汽车生产中应用前景可期,随着中国经济的快速增长,重型载重运输汽车的需求在不断地扩大,为满足巿场的需求,各重型汽车厂正在不断地积极开发新产品,并扩大原有产能。使用机器人服务加工中心组成柔性加工生产线的自动化方式逐步得到广泛采用,从而在提高生产效

率、减少人工成本、保障作业安全、提高生产品质等方面起到了显着作用。

由上文可知,机器人自动柔性搬运系统具有很高的效率和产品质量稳定性,同时兼具柔性和可靠性较高、结构简单和便於维护的优点,可以满足不同种类产品的生产。对於重型汽车生产厂家来说,可以很快进行产品结构的调整和扩大产能,同时大大降低了产业工人的劳动强度,具有广泛的应用前景。

二、焊接机器人在汽车制造业中的应用

汽车行业的发展水平,代表了一个国家的综合技术水平,汽车工业的发展将会带动其他行业的发展。各厂商为了在日渐激烈的竞争中立于不败之地,必须率先实现焊接自动化,因此,今后除了如汽车、摩托车这样的大批量生产行业,一些产品多样化的企业,为了提高焊接质量,也将会考虑使用焊接机器人,如钢结构等行业,与此同时,对焊接机器人的要求也必然会逐步提高,如说对焊道的自动跟踪系统的需求会逐步加大等。作为焊接机器人和焊接机的专业生产厂家,OTC公司将继续为提高中国的高速、高效、自动化焊机做出自己的贡献。李瑞峰:由于焊接技术是基于多学科交叉融合的产物,随着现代科学技术成果的不断涌现,必将推动焊接技术更新更快的发展。除了物理、化学、材料、力学、冶金、机械、电子学等学科的新发展将会推动焊接新材料、新工艺的不断出现外,计算机、控制理论、人工智能等信息科学领域的新进展将进一步将焊接工艺实现的手段推进到自动化、机器人化和智能化的新阶段,进而实现几代焊接人的梦想——用机器来代替人工进行焊接作业。对于在汽车工业中的点焊应用来说,目前已广泛采用电驱动的伺服焊枪。日本丰田公司已决定将这种技术作为标准来装备其日本国内和海外的所有点焊机器人。据本田公司称,用这种技术可以提高焊接质量,在短距离内的运动时间也大为缩短,因而试图用它来代替某些弧焊作业。据富士电机报导,该公司最近推出一种高度较低的点焊机器人,用它来焊接车体的下部零件,这种矮小的点焊机器人还可以与较高的机器人组装在一起,共同对车体上部进行加工,从而缩短了整个焊接生产线的长度。目前,用2台机器人协调工作进行弧焊已相当普遍。此时,一台弧焊机器人焊接工件,而另一台夹持机器人夹持工件,从而不必为特殊工件专门设计成本很高的专用夹具,并能保持最佳的焊接压力。目前,丰田公司已开始使用能够焊接厚度为0.6mm的薄钢板(间隙2mm)的弧焊机器人,由于这种弧焊机器人能从钢板一侧进入到焊接位置而不必像点焊机器人那样需要从钢板两侧进入到焊接位置,因而将优先取代某些点焊作业。在日本,激光焊接还不是很普遍,而柔性本体生产线(FBL)方案的应用已日益增多。在这种场合下,各种形状的板金件都采用激光焊接,以形成车体的板金件。将处理速度更高的微处理器引入到机器人控制器,显著提高了机器人的运动控制性能,从而提高了生产效率。由于运动控制性能的不断提高,使得一些新型应用成为可能,比如汽车油箱的线焊,采用特殊的焊机焊接油箱的接缝,专门设计用于特定的油箱形状,而为了便于装入到车体内的有限空间内,油箱的形状越来越复杂,因而这就要求机器人的工作尽可能满足这一需要。过去,由于难以保持恒定的线焊速度,很难实现这一任务,而使用了新的机器人控制器后则能够顺利完成这一任务。计算机视觉以其信息量大、精度高、检测范围大等特点,在焊接领域得到了广泛应用,为实现焊接操作自动化提供了有力手段。借助CCD摄像机、红外摄像

仪、X光探伤仪、高速摄像机等图像传感设备及智能化的图像处理方法,许多机器人及特定的自动焊机也具备了一定的视觉功能,它们不仅可以模拟熟练焊工的视觉感知能力,而且可以超越人的局限,完成诸如获取并处理强弧光及飞溅干扰下的焊缝图像,实时提取焊接熔池特征参数,预测焊接组织、结构及性能等,实现人类难以直接作业的特殊场合(如水下、空间核辐射环境等)的自动焊接施工,确保焊缝质量的稳定性和可靠性。在国内外研究人员的共同努力下,计算机视觉广泛应用于焊缝跟踪、熔池形状与熔透控制、焊道形貌检测与控制等领域,为焊接生产和过程自动化、智能化作出了重要贡献。鉴于焊接过程的复杂性、先进制造业对焊接技术更高层次的需求及用户对新型视觉传感系统更高的性价比要求等,当前还必须解决系统的复杂性与可靠性、实时性与精确性、可控性与智能化等方面的问题。随着全球经济的一体化发展,世界制造中心逐步向中国转移,中国工业机器人的产业也将会快速地发展起来。我坚信,在不远的未来,在中国的汽车生产线上会有越来越多的国产焊接机器人发挥作用。

弧焊机器人

三、装配机器人在汽车制造业中的应用

在国内外各大汽车公司装配生产线上被广泛采用的装配机器人。一方面使汽车装配自动化水平大大提高,目前,国外某些大批量生产的轿车的装配自动化程度已达到50%~65%。另一方面,有效地减轻了工人的劳动强度,提高了装配质量,并明显地提高了生产率。在汽车整车装配中,机器人不仅用于挡风玻璃的密封济涂覆、安装和车轮备胎、仪表盘总成、后悬梁、车门、蓄电池等部件的安装,也用于发动机动力总成等大件的安装。

装配机器人

四、喷涂机器人在汽车制造业中的应用

喷涂机器人在汽车制造业中可喷涂形态复杂的汽车工件,而且生产效率和很高。多用于汽车车体的喷涂作业,如喷漆、喷釉等。

喷涂机器人

除了上述4类机器人以外,汽车制造业中应用的机器人还有用于特殊加工的激光加工机器人,用于部件形状测量、装配检查和产品缺陷检查的检测机器人,抑制尘埃粒子大小及数量的水切割机器人和净化机器人等。

随着中国汽车工业的迅猛发展,机器人在先进汽车制造中的重要性也越来越凸显。机器人的产品应用广泛,覆盖焊接、物料搬运、装配、喷涂、精加工、拾料、包装、货盘堆垛、机械管理等领域。在汽车行业的应用主要分为以下五大部分。车身系统中,采用虚拟仿真等手段,主要针对车身覆盖件不断开发出新的标准化、模块化解决方案;动力总成系统中,提供了涵盖汽车传动系统核心部件:发动机、变速箱和传动轴的全套装配测试系统。在冲压自动化系统方面,从卷材与堆垛到零件的码垛,从提供控制系统到企业ERP,从设计到生产支持与效率优化,拥有全面的工程能力;涂装自动化系统方面,以高柔性高精度的喷涂机器人来帮助客户提升涂装质量,减少生产废料;而在焊接自动化系统中,机器人比较典型的应用是电阻点焊、电弧焊;其最新一代机器人配套提供一系列高度人性化的软件工具。汽车工业的最大特点是产量大,生产节拍快,产品一致化程度高。消费者对汽车质量要求越来越高,是促使机器人应用越来越普遍的一个重要原因。与人工制造相比较而言,运用机器人进行自动化批量生产有许多好处。以汽车车灯的涂胶为例,随市场对汽车车灯泡质量要求逐日升高,对车灯的密封性能要求比以前更高了,如果仍然采用传统的人工涂胶生产模式是不能满足现在消费者对车灯密封性能的需求的。机器人的运用不仅能解决人工生产所不能达到的技术要求,而且还能进行高质量的批量生产以满足不断增长的生产和消费需求。对此,机器人却是个很好的解决方案。比如说ABB机器人,坚固耐用,功能强,使用周期可达十年以上;需要更换车型的时候,只考虑改变机器人程序就行,所以它可生产不同的车型;同时,由于柔性化程度高,同一条机器人生产线也可同时生产许多不同种类的产品。作为大型投资,投资回报期的长短是厂家必须考虑的重要因素之一;以前汽车商们把这个时间估算为八到十年,而有了机器人以后,这个周期被大大缩短。投资节省了,节拍变快了,避免了废工废力废材料,不仅有利于汽车商本身,而且也有利于节能和环保,对社会也是一个很大的贡献。

目前,机器人市场上主要存在欧系和日系两大类产品,其中,ABB是典型的欧系机器人,是第一个发明微电子电机驱动的机器人生产厂家。ABB机器人的轨迹精度很高,尤其是在高速运动时非常出色;若软件设定切割一个圆,不管直径再小,切出来的形状所达的效果值和期望值几乎毫无偏差。再如,过去的机器人在进行电弧焊时,必须安装一个特别防撞开关,避免发生撞击事故时可能对人体及设备产生的不安全因素;而ABB却是通过独特防碰撞软件技术,使得力的控制达到了最巧妙的设定。在电阻点焊时,要求工程师非常清楚的了解工具的重心在哪里,惯量多大,必须标定的很好,才能最优化的发挥机器人的性能。忆起机器人最初在业界兴起的时候,王经理细谈起,最初只有合资厂们直接引进机器人项目,但也只使用于关键工序;渐渐,中国汽车厂商们开始对

吸收新技术充溢激情,很多公司看到别人的工作站上使用机器人就有样学样,一时间,车间里充斥不同品牌的制造机器人;乍一看颇有些气势,但使用过H 中出现了许多问题,比如设备维护、技术培训、备件储存等,这都大大增加了

管理的复杂度和难度。

机器人本身只是集装箱里的一个货物;随机器人的设备功能越来越精细,客户的思维在这时候逐渐走向成熟,在采购时不再单单考虑某生产工位的瓶颈,而更多的考虑到长期战略因素,如维护成本加入的高低,长期投资回报是否划算,服务涵盖地域是否广泛,响应是否及时,全球技术支持能力有多强,中期后期不同阶段解决问题的能力有多大,等等;这时,产品本身的价格和意义相对弱化,而长期的价值越发凸显。

可以看到,目前中国的机器人市场虽然仍是一种混合状态,但是基本上一半的客户都已经比较成熟。对于那些新的使用者,他们仍需要有一段时间了解整个汽车行业到底偏爱哪个供货商品牌。

机器人运用中的问题

目前,国内汽车生产中机器人运用还不够广泛,但为了改善汽车制造过程中的质量,提高劳动生产率,机器人的应用已经成为汽车制造的总体大方向。

1)位置偏移后重新示教的问题

在ABB机器人应用与焊接时,如果发生焊接位置偏移,必须进行在线示教然后再线运行,这个工作现在需要占用大量的生产时间。如果能利用先进的计算机动态仿真,将是ABB机器人在汽车制造的焊接过程中的一次革命性的改变。2)机器人焊缝跟踪问题

示教再现型机器人进行弧焊时,不能对焊缝进行跟踪反馈,因而焊缝有细微变化时,不能保证焊缝质量,如果能够应用智能技术,动态跟踪焊缝状态,就能有效的保证弧焊质量的可靠性和稳定性。

3)机器人与其他工位或设备上的障碍物碰撞问题

目前机器人系统在处理信号交换时,都采用外部I/O信号来交换彼此的工作状态,信号检测只以一个点的工作方式测量,即在某一运动程序中,确认某一个交换信号来决定机器人是否继续下面的工作,而不是在一个运动区域中持续检测障碍物和机器人状态,这样,一旦检测过程结束,而机器人的运动轨迹发生错误或信号交换不正常,碰撞问题就能得到有效控制甚至彻底避免。

综上所述,机器人使汽车制造也大批量、高效率、高质量生产提供了有效保障,同时机器人在应用是暴露了问题,这也促使我们不断学习先进技术,不断寻求更加有效的方式,让机器人为中国汽车制造业作出更大贡献。

《机器人技术及应用》综合习题

《机器人技术及应用》综合 习题 -标准化文件发布号:(9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

《机器人技术及应用》综合习题 一、判断 1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。(对) 2. 19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期,这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。(错) 3. 对于机器人如何分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。(对) 4. 所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。(错) 5. 机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动,而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。(错) 6. 机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后,在各采样周期给出,由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度,通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。(对) 7. 为了与周边系统及相应操作进行联系与应答,机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。(对) 8. 轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。(错) 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力,研究者设计出了可实现原地转的全向轮。(对) 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的,是一类具有良好越障能力的移动机构,对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。(对) 11. 腿式(也称步行或者足式)机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。(对) 12. 机器人定义的标准是统一的,不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。(错) 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳,通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。(对) 14. 可编程机器人可以根据操作员所编的程序,完成一些简单的重复性操作,目前在工业界已不再应用。(错) 15. 感知机器人,即自适应机器人,它是在第一代机器人的基础上发展起来的,具有不同程度的“感知”能力。(对) 16. 第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,称之为智能机器人。(对) 17. 工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。(错) 18. 20世纪50年代中期,机械手中的液压装置被机械耦合所取代,如通用电气公司的“巧手人”机器人。(错)

工业机器人在工业生产中的应用探讨

此文章枪手代写的并且没有付费,严重侵害版权,客户要用就会告的其没 工作 工业机器人在工业生产中的应用探讨摘要:工业机器人是可以自己执行工作的机器,是依靠自身的动力与自身的控制能力来完成各种功能的一种机械装置。它既可以按照人们的指挥来完成工作,也可以按照事先编好的程序进行工作,现代社会的工业机器人还能依据人工的智能技术制定的纲领行动。本篇文章主要内容是就工业机器人在工业生产中的应用进行探讨。 关键词:工业机器人;工业生产;应用;探讨 最早应用工业机器人的行业应为汽车制造行业,机器人常用于焊接、喷漆以及搬运等工作。工业机器人的加入有效的增大了人们的手和足以及大脑的功能,工业机器人可以替代人们完成危险的工作以及一些复杂单调的重复劳动,有效的提高了工业生产的效率,同时也提高了产品的质量。实现工业自动化需要工业机器人与数控加工中心等各方面的相互配合。 一.工业机器人的简介 到今天机器人的历史也算不上长,1959年美国的英格伯格与德沃尔两位科学家联合制造出了世界上第一台工业类机器人,自那时起,机器人的历史才真正的拉开帷幕。 工业机器人一般由主体、驱动系统以及控制系统三个主要部分组成。机器人的主体为机座和执行机构组成,并且包括腕部以及手部等部位。大部分的工业机器人都有三个以上六个以下的运动自由度。然而驱动系统则是使执行的机构实行相应的动作,控制系统则是依据输入的程序来发号施令,并进行有效的控制。 二.工业机器人的主要应用 1.有一些安全因素很不稳定且不适宜由人去做的作业工作以及一些危险的工作军事领域或核工业领域等危及人类生命安全的工作用工业机器人去担任是最合适不过的。例如在核工厂的设备维修及检验类机器人,核工业上的沸腾水式反应堆燃料的自动交换机。

工业机器人原理及应用实例

工业机器人原理及应用实例 一、工业机器人概念 工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用 机械装置;由计算机控制,是无人参与 的自主自动化控制系统;他是可编程、 具有柔性的自动化系统,可以允许进行 人机联系。可以通俗的理解为“机器人 是技术系统的一种类别,它能以其动作 复现人的动作和职能;它与传统的自动 机的区别在于有更大的万能性和多目 的用途,可以反复调整以执行不同的功 能。” 二、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。 三、分类 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 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。 四、主要特点 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。

工业机器人应用产品和服务介绍

使生产更高 效工业机器人在工业生产中能代替人从事频繁和重复的作业,或是完成危险、恶劣环境下的作业任务,例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上,以及在原子能工业等部门中,完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。 ■ A1 玻璃生产线堆垛系统 ■ A2 光伏玻璃、光伏电池组件线 ■ A3 立体雕刻工作站 ■ A4 物流堆垛 ■ A5 PLC控制柜 ■ A6 工业生产线控制 A1 A5A6A2 A3A4Kawasaki FANUC KUKA

冷端机器人堆垛 我们机器人堆垛系统的优点: ■ 采用先进的机器视觉及工业机器人。动态追踪、同步飞行抓取玻璃,实现了 在相对静止的情况下抓取运动中的玻璃板,缩短玻璃产线冷端主线长度。 ■ 采用柔性吸盘结构,解决了薄板玻璃易碎,生产速度快的堆垛难题。 ■ 采用机器视觉检测技术,提高了产品质量和成品率。 ■ 实行工作组任务统筹分配管理,能够混合处理不同规格及等级的玻璃产 品,实现准确分级和堆垛。 ■ 可在线安装竣工不影响正常生产,是运行中的生产线及冷修改造最佳方 案,与同类产品具有最高的性价比。 ■ 我们独有的双机热备技术,使得视觉检测及生产机器人指挥系统工作机故障后,可以在秒级自动切换到备份机上,不影响生产。■ 光源系统对视觉检测的稳定性有极大的影响,我们采用专业的视觉检测用LED光源,亮度稳定均匀,长寿命设计,易于维护。■ 机器人单元根据检测的玻璃尺寸来调整吸盘组,不用手工改变吸盘位置。■ 每个机器人单元都设有触摸屏,便于本机状态监控及就地操作。■ 机器人单元具有应急盲抓功能,可以在检测及指挥系统故障时临时应急。■ 可选择含视频功能的远程维护,更快速的诊断与解决问题。 与市场上同类产品的对比: 冷端机器人堆垛系统主要技术和性能指标◎丰富的自动化系统集成经验 ◎多年机器视觉技术应用经验积累 ◎在计算机软件与工业控制结合上的技术优势 ◎在冷端堆垛方面的产品优势 ◎国内领先的机器人堆垛设备 本产品荣获:2008年上海创新基金支持、2009年国家创新基金支持 堆垛精度:±3mm 堆垛工作周期:7-15s

工业机器人在铸造中的应用..

课程论文 题目工业机器人在铸造中的应用学院材料学院 专业材料成型及控制工程 班级 组员 (排名不分先后) 2013 年 5 月9 日

工业机器人在铸造中应用 一、历史与发展 (2) 二、基本机构组成 (3) 三、工作原理 (4) 四、在铸造中的应用 (6)

一、历史与发展 工业机器人诞生于20世纪60年代,在20世纪90年代得到迅速发展,是最先产业化的机器人技术。工业机器人是精密机械技术和微电广技术相结合的机电一体化产品,它在工厂自动化和柔性生产系统中起着关键作用。它是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术,是当代研究十分活跃、应用日益广泛的领域。它的出现是为了适应制造业规模化生产,解决单调、重复的体力劳动和提高生产质量而代替人工作业。它对稳定、提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况,是一个国家工业自动化水平的重要标志。机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,它是工业以及非产业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。 一般来说,工业机器人的显著特点有以下四个方面: (1)仿人功能。工业机器人通过各种传感器感知工作环境,达到自适应能力。在功能上模仿人的腰、臂、手腕、手抓等部位达到工业自动化的目的。 2)可编程。工业机器人作为柔性制造系统的重要组成部分,可编程能力是其对适应工作环境改变能力的一种体现。 (3)通用性。工业机器人一般分为通用与专用两类。通用工业机器人只要更换不同的末端执行器就能完成不同的工业生产任务。 (4)良好的环境交互性。智能工业机器人在无人为干预的条件下,对工作环境有自适应控制能力和自我规划能力。 工业机器人的发展过程可分为三个阶段: 第一代机器人就是目前工业中大量使用的“示教再现”机器人,主要由夹持器、手臂、驱动器和控制器组成。示教内容为机器人操作机构的空间轨迹,作业条件,作业顺序等。示教方法可以是操作者“手把手”直接做,或与计算机编程结合.通过示教存储信息,工作时读出这些信息,向执行机构发出指令,执行机构按指令再现示教的操作.广泛用于上下料、焊接、喷漆和搬运。 第二代机器人是带感觉的机器人。能获取作业环境,操作对象的简单信息,通过计算机处理和分析,对外界信息进行反馈,采用自适应控制,从90年代起进入实用阶段。 第三代机器人即智能机器人,是指只有适应性的自治机器人,能理解指示命令,感知环境,识别对象.具有知识库和专家系统,在作业环境中能独立工作,目前还处于实验阶段。 其未来的发展趋势是: (1)提高运动速度和动作精度,减少重量和占用空间,加速机器人功能部件的标准化和模块组合化:将机器人的回转、伸缩、俯仰利摆动等各种功能的机械模块和控制模块、检测模块组合成结构和用途不同的机器人; (2)开发新型结构,如开发微动机构保证动作精度;开发多关节、多自由度的手臂和手指;研制新型的行走机构,以适应各种作业需要。 (3)研制各种传感检测装置,如视觉、触觉、听觉和测距传感器等,用传感器获取有关工作对象和外部环境信息,来完成模式识别,并采用专家系统进行问题求

工业机器人的概念与典型应用(完整资料).doc

【最新整理,下载后即可编辑】 1.1 工业机器人的定义及特点 1.2 工业机器人的分类 关于工业机器人的分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载重量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。下面依据几个有代表性的分类方法列举机器人的分类。 1.按工业机器人结构坐标系统特点方式分类 按结构坐标系统特点方式分,机器人可分为直角坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、极坐标型(球面坐标型)机器人、关节坐标机器人、SCARA型水平关节机器人等五类。 2.按工业机器人执行机构的控制方式分类 (1)点位控制方式机器人 控制时只要求工业机器人快速准确地实现相邻各点之间的运动,而对达到目标点的运动轨迹不做任何规定。 (2)连续轨迹控制型机器人 控制时要求工业机器人严格按照预定的轨迹和速度在一定的精度范围内运动,并且速度可控,轨迹光滑,运动平稳。 (3)力(力矩)控制型机器人 在完成装配、抓放物体等工作时,除要准确定位之外,还要求使用适度的力或力矩进行工作。 (4)智能控制型机器人 机器人的智能控制是通过传感器获得周围环境的信息,并根据自身内部的知识库做出相应的决策的控制方式。 3.按程序输入方式分类 按程序输入方式可分为离线输入型和示教输入型两类。 (1)离线输入型机器人是将计算机上已编号的作业程序文件,通过RS232串口或者以太网等通信方式传送到机器人控制系统。

食品、饮料包装;搬运;真空包装塑料、轮胎上下料;去毛边 冶金、钢铁钢、合金锭搬运;码垛;铸件去毛刺;浇口切割 家电、家具装配;搬运;打磨;抛光;喷漆;玻璃制品切割、雕刻 海洋勘探深水勘探;海底维修;建造 航空航天空间站检修;飞行器修复;资料收集 军事防爆;排雷;兵器搬运;放射性检测 焊接机器人技术的新发展 将激光用于焊接机器人是激光焊接的一种重要形式。焊接机器人具有多自由度、编程灵活、自动化程度高、柔性程度高等特点,是焊接生产线的重要组成部分。将激光器安装在焊接机器人上进行焊接,大大提高了焊接机器人的焊接质量和适用范围,在船板、汽车生产线中激光焊接机器人具有越来越重要的地位。图1所示为CO 2 激光焊接机器人。

机器人技术及应用综合习题

《机器人技术及应用》综合习题 一、判断 1.机器人是在科研或工业生产中用来代替人工作的机械装置。(对) 2. 19世纪60年代和20世纪70年代是机器人发展最快、最好的时期,这期间的各项研究发明有效地推动了机器人技术的发展和推广。(错) 3. 对于机器人如何分类,国际上没有制定统一的标准,有的按负载量分,有的按控制方式分,有的按自由度分,有的按结构分,有的按应用领域分。(对) 4. 所谓特种机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。(错) 5. 机器人机械本体结构的动作是依靠关节机器人的关节驱动,而大多数机器人是基于开环控制原理进行的。(错) 6. 机器人各关节伺服驱动的指令值由主计算机计算后,在各采样周期给出,由主计算机根据示教点参考坐标的空间位置、方位及速度,通过运动学逆运算把数据转变为关节的指令值。(对) 7. 为了与周边系统及相应操作进行联系与应答,机器人还应有各种通信接口和人机通信装置。(对) 8. 轮式机器人对于沟壑、台阶等障碍的通过能力较高。(错) 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力,研究者设计出了可实现原地转的全向轮。(对) 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的,是一类具有良好越障能力的移动机构,对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。(对) 11. 腿式(也称步行或者足式)机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。(对) 12. 机器人定义的标准是统一的,不同国家、不同领域的学者给出的机器人定义都是相同的。(错) 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳,通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。(对) 14. 可编程机器人可以根据操作员所编的程序,完成一些简单的重复性操作,目前在工业界已不再应用。(错) 15. 感知机器人,即自适应机器人,它是在第一代机器人的基础上发展起来的,具有不同程度的“感知”能力。(对) 16. 第三阶段机器人将具有识别、推理、规划和学习等智能机制,它可以把感知和行动智能化结合起来,称之为智能机器人。(对) 17. 工业机器人的最早研究可追溯到第一次大战后不久。(错) 18. 20世纪50年代中期,机械手中的液压装置被机械耦合所取代,如通用电气公司的“巧手人”机器人。(错) 19. 一般认为Unimate和Versatran机器人是世界上最早的工业机器人。(对) 20. 1979年Unimation公司推出了PUMA系列工业机器人,它是全电动驱动、关节式结构、多中央处理器二级微机控制,可配置视觉感受器、具有触觉的力感受器,是技术较为先进的机器人。(对) 1. 刚体的自由度是指刚体具有独立运动的数目。(对) 2. 机构自由度只取决于活动的构件数目。(错) 3. 活动构件的自由度总数减去运动副引入的约束总数就是该机构的自由度。(对) 4. 机器人运动方程的正运动学是给定机器人几何参数和关节变量,求末端执行器相对于参考坐标系的位置和姿态。(对) 5. 机器人运动方程的逆运动学是给定机器人连杆几何参数和末端执行器相对于参考坐标系的位姿,求机器人实现此位姿的关节变量。(对) 6. 机械臂是由一系列通过关节连接起来的连杆构成。(对) 7. 对于机械臂的设计方法主要包括为2点,即机构部分的设计和内部传感器与外部传感器的设计。(错) 8. 球面坐标型机械臂主要由一个旋转关节和一个移动关节构成,旋转关节与基座相连,移动关节与末端执行器连接。(对) 9. 为提高轮式移动机器人的移动能力,研究者设计出了可实现原地转的全向轮。(对) 10. 履带式机器人是在轮式机器人的基础上发展起来的,是一类具有良好越障能力的移动机构,对于野外环境中的复杂地形具有很强的适应能力。(对) 11. 腿式(也称步行或者足式)机构的研究最早可以追溯到中国春秋时期鲁班设计的木车马。(对) 12. 刚体在空间中只有4个独立运动。(错) 13. 球形机器人是一种具有球形或近似球形的外壳,通过其内部的驱动装置实现整体滚动的特殊移动机器人。(对) 14. 在机构中,每一构件都以一定的方式与其他构件相互连接,这种由两个构件直接接触的可动连接称为运动副。(错) 15. 运动副可以根据其引入约束的数目进行分类,引入一个约束的运动副称为二级副。(错) 16.通过面接触而构成的运动副,称为低副;通过点或线接触而构成的运动副称为高副。(对) 17. 两个构件之间只做相对转动的运动副称为移动副。(错) 18. 构成运动副的两个构件之间的相对运动若是平面运动则称为平面运动副,若为空间运动则称为空间运动副。(对) 19. 在平面机构中,每个构件只有3个自由度。每个平面低副(转动副和移动副)提供1个约束,每个平面高副提供2

工业机器人在汽车焊接中的应用

工业机器人在汽车焊接中的应用焊接技术作为制造业的传统基础工艺与技术,在工业中应用的历史并不长,但它的发展却是非常迅速的。焊接机器人是在工业机器人基础上发展起来的先进焊接设备,是从事焊接(包括切割与喷涂)的工业机器人,主要用于工业自动化领域,其广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械等行业,在汽车生产的冲压、焊装、涂装、总装四大生产工艺过程都有广泛应用,其中应用最多的以弧焊、点焊为主。 典型的焊接机器人系统有如下几种形式:焊接机器人工作站、焊接机器人生产线、焊接专机。焊接机器人系统一般适合中、小批量生产,被焊工件的焊缝可以短而多,形状较复杂。柔性焊接线特别适合产品品种多,每批数量又很少的情况下采用。焊接专机适合批量大、改型慢的产品,对焊缝数量较少、较长,形状规矩的工件也较为适用,至于选用哪种自动化焊接生产形式,需根据企业的实际情况而定。 在汽车领域的典型应用 纵观整个汽车工业的焊接现状,不难分析出汽车工业的焊接发展趋势为:发展自动化柔性生产系统。而工业机器人,因集自动化生产和灵活性生产特点于一身,故轿车生产近年来大规模、迅速地使用了机器人。在焊接方面,主要使用的是点焊机器人和弧焊机器人。特别是近几年,国内的汽车生产企业非常重视焊接的自动化。如一汽引进的捷达车身焊装车间的13条生产线的自动化率达80%以上,各条线都由计算机(可编程控制器PLC-3)控制,自动完成工件的传送和焊接。焊接由R30型极坐标式机器人和G60肘节式机器人共61台进行,机器人驱动由微机控制,数字和文字显示,磁带记录仪输入和输出程序。机器人的动作采用点到点的序步轨迹,具有很高的焊接自动化水平,既改善了工作条件,提高了产品质量和生产率,又降低材料消耗。 类似的高水平的生产线,在上海、武汉等地都有引进。但这些毕竟还远不能适应我国民族汽车工业迅速发展的需要,我们必须坚持技术创新,大力加速发展高效节能的焊接新材料、新工艺和新设备,发展应用机器人技术,发展轻便灵巧的智能设备,建立高效经济的焊接自动化系统,必须用计算机及信息技术改造传统产业,提高档次。 新松机器人深度服务汽车行业大市场 作为国内唯一的“机器人国家工程研究中心”,新松机器人自动化股份有限公司从事机器人及自动化前沿技术的研制、开发与应用。其系列机器人应用主要涵盖点焊、弧焊、搬运、装配、涂胶、喷涂、浇铸、注塑、水切割等各种自动化作业,广泛应用于汽车及其零部件制造、摩托车、工程机械、冶金、电子装配、物流、烟草、五金交电、军事等行业。目前,机器人系列技术及应用、自动化成套技术装备、仓储物流自动化技术装备已形成新松公司三大主导产业领域,旨在为用户提供卓越的技术和服务。迄今已累计向市场推出了800多台机器人系统,是市场上极具竞争力的“机器人及自动化技术和服务”解决方案提供商,也是国内进行机器人研究开发与产业化应用的主导力量。 新松公司的机器人产业应用主要是承担各类汽车车身自动冲压线、白车身焊装线、汽车总装线、发动机装配线、工装夹具及输送系统的设计制造;焊装线钢结构、管网工程的设计制造;焊装线工艺设计、平面布置、机器人选型、机器人用自动焊钳设计与选型、非标机

工业机器人的发展与应用

学校:中南大学 学院:机电工程学院 专业班级:机械0701班姓名:丁云 学号:

工业机器人的发展与应用 随着计算机技术的不断向智能化方向发展,机器人应用领域的不断扩展和深化,工业机器人已成为一种高新技术产业,为工业自动化发挥了巨大作用,将对未来生产和社会发展起越来越重要的作用。文章介绍了工业机器人的国内国外的发展状况和应用趋势,以及带来的经济效益。 一、工业机器人的介绍 工业机器人是机器人的一种,它由操作机.控制器.伺服驱动系统和检测传感器装置构成,是一种仿人操作自动控制,可重复编程,能在三难空间完成各种作业的机电一体化的自动化生产设备,特别适合于多品种,变批量柔性生产。它对稳定和提高产品质量,提高生产效率,改善劳动条件的快速更新换代起着十分重要作用。 二、工业机器人带来的效益 广泛的应用工业机器人,可以逐步改善劳动条件,更强与可控的生产能力,加快产品更新换代。提高生产效率和保证产品质量,消除枯燥无味的工作,节约劳动力,提供更安全的工作环境,降低工人的劳动强度,减少劳动风险,提高机床,减少工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存,提高企业竞争力。 三、工业机器人的发展 随着科技的不断进步,工业机器人的发展过程可分为三代,第—代,为示教再现型机器人,它主要由机器手控制器和示教盒组成,可按预先引导动作记录下信息重复再现执行,当前工业中应用最多。第二代为感觉型机器人,如有力觉触觉和视觉等,它具有对某些外界信息进行反馈调整的能力,目前已进入应用阶段。第三代为智能型机器人它具有感知和理解外部环境的能力,在工作环境改变的情况下,也能够成功地完成任务,它尚处于实验研究阶段。 第一、国外工业机器人的的发展

工业机器人常用坐标系介绍

工业机器人常用坐标系介绍 坐标系:为确定机器人的位置和姿态而在机器人或空间上进行的位置指标 系统。 坐标系包含:1、基坐标系(Base Coordinate System) 2、大地坐标系(World Coordinate System) 3、工具坐标系(Tool Coordinate System) 4、工件坐标系(Work Object Coordinate System) 1、工具坐标系机器人工具座标系是由工具中心点TCP 与座标方位组成。 机器人联动运行时,TCP 是必需的。 1) Reorient 重定位运动(姿态运动)机器人TCP 位置不变,机器人工具沿座标轴转动,改变姿态。 2) Linear 线性运动机器人工具姿态不变,机器人TCP 沿座标轴线性移动。机器人程序支持多个TCP,可以根据当前工作状态进行变换。 机器人工具被更换,重新定义TCP 后,可以不更改程序,直接运行。 1.1.定义工具坐标系的方法:1、N(N=4)点法/TCP 法-机器人TCP 通过N 种不同姿态同某定点相碰,得出多组解,通过计算得出当前TCP 与机器人手腕中心点( tool0 ) 相应位置,座标系方向与tool0 一致。 2、TCPZ 法-在N 点法基础上,Z 点与定点连线为座标系Z 方向。 3、TCPX,Z 法-在N 点法基础上,X 点与定点连线为座标系X 方向,Z 点与定点连线为座标系Z 方向。 2. 工件坐标系机器人工件座标系是由工件原点与座标方位组成。 机器人程序支持多个Wobj,可以根据当前工作状态进行变换。 外部夹具被更换,重新定义Wobj 后,可以不更改程序,直接运行。

工业机器人技术与应用试卷A

《工业机器人技术与应用》试卷(A ) 一、填空(每空1分,共30分) 1.按照机器人的技术发展水平,可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 人、 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ 机器人。 2.机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、 __________ 、__________。 3.机器人常用的驱动方式主要有_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 三种基本类型。 4.一般来说,机器人运动轴按其功能可划分为 __ ____ 、 _ 和工装轴,________ 和工装轴统称 _______。 5.从结构形式上看,搬运机器人可分为 __________ 、 __________ 、 __________ 、 __________ 和关节式搬运机器人。 6.码垛机器人工作站按进出物料方式可分为 __ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和四进四出等形式。 7.装配机器人常见的末端执行器主要有__ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和 。 8.弧焊系统是完成弧焊作业的核心装备,主要由 、送丝机、 和气瓶等组成。 9.目前工业生产应用中较为普遍的涂装机器人按照手腕构型分主要有两种: 涂装机器人和 涂装机器人,其中 手腕机器人更适合用于涂装作业。 二、判断(每题2分,共20分) ( )1.涂装机器人的工具中心点( TCP )通常设在喷枪的末端中心处。 ( )2.一个完整的点焊机器人系统由操作机、控制系统和点焊焊接系统几部分组 成。 ( )3. 工业机器人是一种能自动控制,可重复编程,多功能、多自由度的操作机。 ( )4.工业机器人的腕部传动多采用 RV 减速器,臂部则采用谐波减速器。 ( )5.在直角坐标系下,机器人各轴可实现单独正向或反向运动。 ( )6.当机器人发生故障需要进入安全围栏进行维修时,需要在安全围栏外配备 安全监督人员以便在机器人异常运转时能够迅速按下紧急停止按钮。 ( )7.示教时,为爱护示教器,最好戴上手套。 ( )8.机器人示教时,对于有规律的轨迹,原则上仅需示教几个关键点。 ( )9.离线编程是工业机器人目前普遍采用的编程方式。 ( )10.根据车间场地面积,在有利于提高生产节拍的前提下,搬运机器 人工作站可采用 L 型、环状、“品”字、“一”字等布局。 三、选择(每题2分,共20分) 1.通常所说的焊接机器人主要指的是( )。 ①点焊机器人;②弧焊机器人;③等离子焊接机器人;④激光焊接机器人 A. ①② B. ①②④ C. ①③ D. ①②③④ 2.工业机器人一般具有的基本特征是( )。 ①拟人性;②特定的机械机构;③不同程度的智能;④独立性;⑤通用性 A. ①②③④ B. ①②③⑤ C. ①③④⑤ D. ②③④⑤ 3.按基本动作机构,工业机器人通常可分为( )。 ①直角坐标机器人;②柱面坐标机器人;③球面坐标机器人;④关节型机器人 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ 4.操作机是工业机器人的机械主体,是用于完成各种作业的执行机构。它主要哪由几部分组成( ) ①机械臂;②驱动装置;③传动单元;④内部传感器 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ 5.工业机器人常见的坐标系有( )。 ①关节坐标系;②直角坐标系;③工具坐标系;④用户坐标系 A. ①② B. ①②③ C. ①③④ D. ①②③④ 6.对工业机器人进行作业编程,主要内容包含( )。 ①运动轨迹;②作业条件;③作业顺序;④插补方式 A. ①② B. ①②③ C. ①③ D. ①②③④ 7.依据压力差不同,可将气吸附分为( )。 ①真空吸盘吸附 ②气流负压气吸附 ③挤压排气负压气吸附 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③ 8.搬运机器人作业编程主要是完成( )的示教。 ①运动轨迹 ②作业条件 ③作业顺序 A. ①② B. ①③ C. ②③ D. ①②③ 9.涂装条件的设定一般包括( )。 ①涂装流量;②雾化气压;③喷幅(调扇幅)气压;④静电电压;⑤颜色设置表 A. ①②⑤ B. ①②③⑤ C. ①③ D. ①②③④⑤ 班级 姓名 学号 ---------------------------------------------密-------------------------------------封---------------------------------线----------------------------------------- -封

工业机器人简介及发展前景

工业机器人简介及发展前景 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人。工业机器人是自动执行工作的机器装置,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。 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。 构造分类 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

机器人技术及其应用结课论文

大学 机 器 人 技 术 及 应 用 结 课 论 文

智能引领未来 摘要: 智能引领未来,机器人能力将远胜人类,这不是梦想;未来的机器人也能自主的学习和思考,工作能力将远远超过人类,能承担大量人类所不能及的工作,进一步推动智能科学的发展,促进社会的进步,促进经济的高速增长,而实现智能化必须依靠强有力的硬件系统,就机器人而言,其身上集成了多种处理器、存储器与大量的传感器,设想,当这些器件不断地走向高端化、微型化、进一步集成化,那么机器人的处理速度将进一步提高,质量与体积将大大减小,机器人将越来越”聪明“。 关键词: 机器人、智能、硬件系统、高端化、集成化、微型化、聪明。 引言: 现在的机器人与人类比较起来,机器人不能自主学习与自主思考,缺乏情感,必须需要接收人的命令才能执行相关命令,或者事先就把各种命令存储到机器人的大脑中,有需要的时候就执行命令。随着集成电路的飞速发展,处理器、存储器、传感器等电子元件的高端化、微型化、集成化,机器人的处理速度将大大提高,质量与体积将大大减轻,机器人会变得越来越”聪明“。 集成电路前景优越 芯片即集成电路产业是国民经济和社会发展的战略性、基础性、先导性产业,在计算机、消费类电子、网络通信、汽车电子等几大领域起着关键作用,是全球主要国家或地区抢占的战略制高点,尤其是发达国家在这一领域投入了大量创新资源,竞争日趋激烈。 随着技术的不断进步,新的元件结构和材料上的变革都将对机器人的发展战略起到决定作用。在晶圆代工产业,14nm/16nm的FinFET器件已取得了一定的发展。拥有较低泄漏率和更高速度的低功率晶体管备受瞩目。3DNAND使平面NAND 降到20nm以下,创造出外形更小巧、位密度更高的产品。 为了改进3D设备的性能,未来的逻辑芯片和晶圆代工设备的解决方案需要采用选择性外延与高k金属栅电极材料加工工艺,以提高晶体管的速度,降低泄漏率。低功耗、高性能的晶体管则能丰富移动设备的功能,同时延长电池寿命, 3DNAND需要HAR蚀刻、阶梯绘图、多层堆叠沉积和高选择性硬模等技术的支持,从而在小巧的外形空间内实现高密度存储,这对智能化设备,如对机器人来说简直就是如虎添翼啊! 随着LED产业发展越来越趋于健康和理性,LED领域设备需求也更多来自于新工艺、新技术的驱动,而非简单生产规模的扩张,比如倒装芯片与高压芯片被认为是目前最具有发展前景的LED芯片技术,而这两种技术也带动了深槽刻蚀设备和金属反射层镀膜设备等新设备、新工艺的需求。除此之外,还有AlN镀膜设备、高亮度红黄光芯片刻蚀设备等设备的需求。 集成电路引导未来生活 一张0.5毫米厚的世博会门票,其“真实面目”是个集成电路产品。门票里装了RFID芯片,当门票靠近读卡机时,门票上的线圈会感应出电流,电流便驱

工业机器人技术与应用》试卷a

《工业机器人技术与应用》试卷 (A ) 一、填空(每空1分,共30分) 1.按照机器人的技术发展水平,可以将工业机器人分为三代 ___ _ ___ 机器 人、 ____ __ _ 机器人和 ___ ____ 机器人。 2.机器人行业所说的四巨头是__________ 、 __________ 、 __________ 、__________。 3.机器人常用的驱动方式主要有_____ _ ____、 ____ __和______ ____ 三种基本类型。 4.一般来说,机器人运动轴按其功能 可划分为 __ ____ 、 _ 和工装轴,________ 和工装轴统称 _______。 5.从结构形式上看,搬运机器人可分为 __________ 、 __________ 、 __________ 、 __________ 和关节式搬运机器人。 6.码垛机器人工作站按进出物料方式可 分为 __ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和四进四出等形 式。 7.装配机器人常见的末端执行器主要有__ ___ 、 _____ __ 、___ __ __ 和 。 8.弧焊系统是完成弧焊作业的核心装 备,主要由 、送丝机、 和气瓶等组成。 9.目前工业生产应用中较为普遍的涂装 机器人按照手腕构型分主要有两种: 涂 装 机 器 人 和 涂装机器人,其中 手腕机器人更适合用于涂装作业。 二、判断(每题2分,共20分) ( )1.涂装机器人的工具中心点 ( TCP )通常设在喷枪的末端中心处。 ( )2.一个完整的点焊机器人系统 由操作机、控制系统和点焊焊接系统几部分组成。 ( )3. 工业机器人是一种能自动控制,可重复编程,多功能、多自由度的操作机。 ( )4.工业机器人的腕部传动多采 用 RV 减速器,臂部则采用谐波减速器。 班级 姓名 学号

工业机器人技术应用

2018年江苏省高等职业院校技能大赛 “工业机器人技术应用”赛项竞赛规程 一、赛项名称 工业机器人技术应用 二、竞赛目的 赛项以“中国制造2025”规划为背景,针对装备制造业转型升级对岗位技能提升的要求,引导职业院校关注行业在“工业机器人技术应用”方面的发展趋势及新技术的应用,促进工学结合人才培养模式和课程的改革与创新。通过技能大赛,展示参赛选手维护、调试、操控机器人的技能,检阅参赛队组织管理、团队协作、工作效率、质量与成本控制、安全意识等职业素养,提升高职院校专业教师的指导水平,以赛促教,为工业机器人及系统在企业中的应用提供人才保障。 三、竞赛方式 竞赛为团体赛。每支参赛队最多由6人组成,其中领队1人(可由指导教师兼任),参赛选手3人(其中队长1人),指导教师2人。 四、竞赛内容 参赛选手在规定时间(4小时30分钟)内,以现场操作的方式,根据赛场提供的有关资料和赛项任务书,完成基本赛项任务及综合赛项任务。 基本赛项任务: 1.生产线空间位置调整、传感器安装及基本功能调试。 2.六关节机器人手爪的安装及手爪控制设备的安装调试。 3.六关节机器人参数设定、标定、现场示教编程及复现;六关节机器人安全工作区间建立。 4.AGV机器人上部输送线安装与调试;工业以太网络连接等。

5.按任务要求完成机器视觉系统的设定、流程编辑,实现托盘流水线上的缺陷工件检测和工件形状种类的识别、工件库建立及坐标变换。 6.完成满足控制要求的立库码垛机和主控系统的人机界面及PLC 控制程序编制。 7.主控PLC、触摸屏、六关节机器人、流水线、立体仓库的网络建立和程序联调测试。 综合赛项任务: 1.由裁判将放有工件的托盘随机摆放到立库各仓位中,由立库码垛机根据赛项任务书的要求,依次取出托盘并放置到磁导AGV小车上。 2.磁导AGV小车每次可以携带3个托盘,沿着磁导线运动并对接到托盘流水线,自动完成立库与托盘流水线之间的工件运输。 3.托盘流水线上设置了视觉检测系统,通过对托盘上的工件进行识别,区分出不同的工件;并将托盘中工件的坐标数据传送到主控PLC 中。 4.由主控PLC通过工业网络操控多关节机器人实现所有工件的抓取、摆放和装配。 1)选用合适的工具自动抓取托盘上不同类型的工件,对合格工件和缺陷工件进行分拣; 2)根据赛项任务书的要求,将抓取的合格工件摆放在装配流水线上的相应位置以完成装配。工件在装配流水线上的具体摆放方式以及装配要求在赛项任务书中有明确规定。 五、竞赛试题 (一)采取提前公开竞赛样题的方式进行比赛,赛前一个月公布样题。 (二)备有10套以上竞赛用试题,每场次比赛试卷由赛点裁判组

工业机器人基础操作

目录 项目一工业机器人基本结构认识与安全操作知识 (1) 项目二机器人的基本操作 (11)

项目一工业机器人基本结构认识与安全操作知识 一、布置任务 1.项目要求 (1)项目名称:工业机器人基本结构认识与基础操作 (2)计划课时:6 (3)器材及工具准备(现场准备) 表1 实验所需设备清单 2.教学主要内容及目的 通过该实训课程,将《工业机器人技术基础》中所学的机器人编程及调试技术应用于实际设计中。学习机器人的基本安全操作常识、机器人控制柜的基本结构、机器人示教器的基本操作等技术在实验平台上进行综合认知与练习,在理论和实验的基础上进一步对工业机器人的认识,更好的了解机器人的操作方式。 3.相关知识准备 机器人的基本组成、机器人的基本安全操作常识。 二、制定计划 教师辅助学生以小组方式,10人一组,由指导老师讲解基本操作要领及安全注意事项,讲解完成后,学生自己进行操作,讨论各步骤的注意事项及原因,以讨论加操作的方式进行学习。 三、实施项目任务 1. 实训内容 ①通过现场讲解,学习机器人的基本安全知识,为后续安全操作做基础; ②认识机器人控制柜,了解其主要结构及控制按钮的功能; ③认识示教器的基本操作方法。 2. 实训步骤

(1)工业机器人安全知识 a、记得关闭总电源 在进行机器人的安装、维修、保养时切记要将总电源关闭。带电作业可能会产生致命性后果。如果不慎遭高压电击,可能会导致心跳停止、烧伤或其他严重伤害。 在得到停电通知时,要预先关断机器人的主电源及气源。 突然停电后,要在来电之前预先关闭机器人的主电源开关,并及时取下夹具上的工件。 b、与机器人保持足够安全距离 在调试与运行机器人时,它可能会执行一些意外的或不规范的运动。并且,所有的运动都会产生很大的力量,从而严重伤害个人或损坏机器人工作范围内的任何设备,所以时刻警惕与机器人保持足够的安全距离。 c、静电放电危险 搬运部件或部件容器时,未接地的人员可能会传递大量的静电荷。这一放电过程可能会损坏敏感的电子设备。所以在有此标识的情况下,要做好静电放电防护。 d、紧急停止 紧急停止优先于任何其它机器人控制操作,它会断开机器人电动机的驱动电源,停止所有运转部件,并切断由机器人系统控制且存在潜在危险的功能部件的电源。 出现下列情况时请立即按下任意紧急停止按钮: 机器人运行时,工作区域内有工作人员。 机器人伤害了工作人员或损伤了机器设备。 e、灭火 发生火灾时,在确保全体人员安全撤离后再进行灭火,应先处理受伤人员。当电气设备(例如机器人或控制器)起火时,使用二氧化碳灭火器,切勿使用水或泡沫。 f、工作中的安全 注意夹具并确保夹好工件。如果夹具打开,工件会脱落并导致人员伤害或设备损坏。夹具非常有力,如果不按照正确方法操作,也会导致人员伤害。机器人停机时,夹具上不应置物,必须空机。 g、示教器的安全 示教器的使用和存放应避免被人踩踏电缆。 小心操作。不要摔打、拋掷或重击,这样会导致破损或故障。在不使用该设备时,

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