工业机器人在汽车制造业中的实际应用

工业机器人在汽车制造业中的实际应用
工业机器人在汽车制造业中的实际应用

工业机器人在汽车制造业中的应用

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%,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,显着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。

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。

机器人控制系统组成、分类及要求

机器人控制系统 一、工业机器人控制系统应具有的特点 工业机器人控制系统的主要任务是控制工业机器人在工作空间中的运动位置、姿态和轨迹、操作顺序及动作的时间等项。其中有些项目的控制是非常复杂的,这就决定了工业机器人的控制系统应具有以下特点: (1)工业机器人的控制与其机构运动学和动力学有着密不可分的关系,因而要使工业机器人的臂、腕及末端执行器等部位在空间具有准确无误的位姿,就必须在不同的坐标系中描述它们,并且随着基准坐标系的不同而要做适当的坐标变换,同时要经常求解运动学和动力学问题。 (2)描述工业机器人状态和运动的数学模型是一个非线性模型,随着工业机器人的运动及环境而改变。又因为工业机器人往往具有多个自由度,所以引起其运动变化的变量不止个,而且各个变量之间般都存在耦合问题。这就使得工业机器人的控制系统不仅是一个非线性系统,而且是一个多变量系统。 (3)对工业机器人的任一位姿都可以通过不同的方式和路径达到,因而工业机器人的控制系统还必须解决优化的问题。 二、对机器人控制系统的一般要求 机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: ?记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 ?示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 ?与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。?坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 ?人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 ?传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 ?位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。?故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障

机器人控制技术论文

摘要 为使机器人完成各种任务和动作所执行的各种控制手段。作为计算机系统中的关键技术,计算机控制技术包括范围十分广泛,从机器人智能、任务描述到运动控制和伺服控制等技术。既包括实现控制所需的各种硬件系统,又包括各种软件系统。最早的机器人采用顺序控制方式,随着计算机的发展,机器人采用计算机系统来综合实现机电装置的功能,并采用示教再现的控制方式。随着信息技术和控制技术的发展,以及机器人应用范围的扩大,机器人控制技术正朝着智能化的方向发展,出现了离线编程、任务级语言、多传感器信息融合、智能行为控制等新技术。多种技术的发展将促进智能机器人的实现。 当今的自动控制技术都是基于反馈的概念。反馈理论的要素包括三个部分:测量、比较和执行。测量关心的变量,与期望值相比较,用这个误差纠正调节控制系统的响应。这个理论和应用自动控制的关键是,做出正确的测量和比较后,如何才能更好地纠正系统。 PID(比例-积分-微分)控制器作为最早实用化的控制器已有50多年历史,现在仍然是应用最广泛的工业控制器。PID控制器简单易懂,使用中不需精确的系统模型等先决条件,因而成为应用最为广泛的控制器。 它由于用途广泛、使用灵活,已有系列化产品,使用中只需设定三个参数(Kp,Ti 和Td)即可。在很多情况下,并不一定需要全部三个单元,可以取其中的一到两个单元,但比例控制单元是必不可少的。 关键词:机器人,机器人控制,PID,自动控制

目录 摘要.......................................................... I 第1章绪论................................................ - 1 - 1.1机器人控制系统 (1) 1.2机器人控制的关键技术 (1) 第2章机器人PID控制...................................... - 2 - 2.1PID控制器的组成 (2) 2.2PID控制器的研究现状 (2) 2.3PID控制器的不足 (3) 第3章 PID控制的原理和特点 ................................ - 4 - 3.1PID控制的原理 (4) 3.2PID控制的特点 (5) 第4章 PID控制器的参数整定 ................................ - 5 -后记...................................................... - 6 -

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

工业机器人控制系统组成及典型结构

工业机器人控制系统组成及典型结构 一、工业机器人控制系统所要达到的功能机器人控制系统是机器人的重要组成部分,用于对操作机的控制,以完成特定的工作任务,其基本功能如下: 1、记忆功能:存储作业顺序、运动路径、运动方式、运动速度和与生产工艺有关的信息。 2、示教功能:离线编程,在线示教,间接示教。在线示教包括示教盒和导引示教两种。 3、与外围设备联系功能:输入和输出接口、通信接口、网络接口、同步接口。 4、坐标设置功能:有关节、绝对、工具、用户自定义四种坐标系。 5、人机接口:示教盒、操作面板、显示屏。 6、传感器接口:位置检测、视觉、触觉、力觉等。 7、位置伺服功能:机器人多轴联动、运动控制、速度和加速度控制、动态补偿等。 8、故障诊断安全保护功能:运行时系统状态监视、故障状态下的安全保护和故障自诊断。 二、工业机器人控制系统的组成 1、控制计算机:控制系统的调度指挥机构。一般为微型机、微处理器有32 位、64 位等如奔腾系列CPU 以及其他类型CPU 。 2、示教盒:示教机器人的工作轨迹和参数设定,以及所有人机交互操作,拥有自己独立的 CPU 以及存储单元,与主计算机之间以串行通信方式实现信息交互。 3、操作面板:由各种操作按键、状态指示灯构成,只完成基本功能操作。 4、硬盘和软盘存储存:储机器人工作程序的外围存储器。 5、数字和模拟量输入输出:各种状态和控制命令的输入或输出。 6、打印机接口:记录需要输出的各种信息。 7、传感器接口:用于信息的自动检测,实现机器人柔顺控制,一般为力觉、触觉和视觉传感器。 8、轴控制器:完成机器人各关节位置、速度和加速度控制。 9、辅助设备控制:用于和机器人配合的辅助设备控制,如手爪变位器等。 10 、通信接口:实现机器人和其他设备的信息交换,一般有串行接口、并行接口等。 11 、网络接口 1) Ethernet 接口:可通过以太网实现数台或单台机器人的直接PC 通信,数据传输速率高达 10Mbit/s ,可直接在PC 上用windows 库函数进行应用程序编程之后,支持TCP/IP 通信协议,通过Ethernet 接口将数据及程序装入各个机器人控制器中。

谈谈你对机器人的认识

认识机器人 机器人的发展史: 认识机器人首先先了解下robot机器人这一词是怎么来的。1920年捷克作家卡雷尔·卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》。在剧本中,卡佩克把捷克语“Robota”写成了“Robot”,“Robota”是奴隶的意思。该剧预告了机器人的发展对人类社会的悲剧性影响,引起了大家的广泛关注,被当成了机器人一词的起源。从此,“robot”以及相对应的中文“机器人”一词开始在全世界流行。 上个世纪60年代前后,随着微电子学和计算机技术的迅速发展,自动化技术也取得了飞跃性的变化,开始出现了现在普遍意义上的机器人。1959年,美国英格伯格和德沃尔制造出世界上第一台工业机器人,取名“尤尼梅逊”,意为“万能自动”。尤尼梅逊的样子像一个坦克炮塔,炮塔上伸出一条大机械臂,大机械臂上又接着一条小机械臂,小机械臂再安装着一个操作器。这三部分都可以相对转动、伸缩,很像是人的手臂了。它的发明人专门研究了运动机构与控制信号的关系,编制出程序让机器记住并模仿、重复进行某种动作。英格伯格和德沃尔认为汽车制造过程比较固定,适合用这样的机器人。于是,这台世界上第一个真正意义上的机器人,就应用在了汽车制造生产中。 经过近百年来的发展,机器人已经在很多领域中取得了巨大的应用成绩,其种类也不胜枚举,几乎各个高精尖端的技术领域更是少不了它们的身影。在这期间,机器人的成长经历了三个阶段。第一个阶段中,机器人只能根据事先编好的程序来工作,这时它好像只有干活

儿的手,不懂得如何处理外界的信息。打个比方,如果让这样的机器人去抓会损坏它的东西,它也一定会去做。第二个阶段中,机器人好像有了感觉神经,具有了触觉、视觉、听觉、力觉等功能,这使得它可以根据外界的不同信息做出相应的反馈。如果再让它去抓某些东西,它可能就不干啦。第三个阶段,机器就真正长大成人啦,这时它不仅具有多种技能,能够感知外面的世界,而且它还能够不断自我学习,用自己的思维来决策该做什么和怎样去做。第一阶段的机器人,是小孩子,人们称它为“示教再现型”;第二阶段的机器人是一个青年,人们称它为“感觉型”;第三阶段的机器人则是成年人,称为“智能型”。1968年,美国斯坦福研究所研制出世界上第一台智能型机器人。这个机器人可以在一次性接受由计算机输出的无线遥控指令后,自己找到目标物体并实施对该物体的某些动作。1969年,该研究所对机器人的智能进行测定。他们在房间中央放置了一个高台,在台上放一只箱子,同时在房间一个角落里放了一个斜面体。科学家命令机器人爬上高台并将箱子推到地下去。开始,这个机器人绕着台子转了20分钟,却无法登上去。后来,它发现了角落里的斜面体,于是它走过去,把斜面体推到平台前并沿着这个斜面体爬上了高台将箱子推了下去。这个测试表明,机器人已经具备了一定的发现、综合判断,决策等智能。 到了上个世纪70年代,第二代机器人开始迅速发展并进入实用和普及的阶段,而第三代机器人在今天也已经得到了突飞猛进的变化。它能够独立判断和行动,具有记忆、推理和决策的能力,在自身

《机器人控制的实际应用》思考题与习题

哈工大机电工程学院硕士研究生课程《机器人控制的实际应用》
课程学习指导、思考题与习题
哈工大机电工程学院机械设计系仿生仿人机器人及其智能运动控制研究室 教授、博导 吴伟国 编写 2009 年 9 月
第一部分:学习指导
第一章 绪论——机器人操作臂理论与技术基础概述
一、教学目的和教学要求
通过本章学习, 重点掌握本课程研究的工业机器人操作臂在目前机器人技术 发展概况、 本课程所讲述的工业机器人操作臂所处的应用技术较成熟的第 2 代机 器人位置、机器人操作臂的机构构成、机器人控制所需的基本方法概述、本课程 内容的构成。
二、教学内容和重点知识解析
主要讲授:机器人操作臂理论与技术基础概述 重点知识解析: 1、机器人操作臂的发展现状综述; 2、机器人操作臂的基本构成; 3、机器人操作臂的基本控制方法(本课程内容的构成)
第二章
机器人操作臂运动学
一、教学目的和教学要求
通过本章学习,重点掌握机器人操作臂机构的构成、位置表示、坐标变换、 正运动学和逆运动学等机器人操作臂控制所需的基础知识, 从而通过本章学习达 到将机器人操作臂末端操作器运动与各关节运动之间的关系上升到位置表示、 数 学关系表达、求解方法的理论程度,为实际的编程做好理论准备。要求学员具备 矢量、矩阵等线性代数基础、机械原理有关机构、运动副、自由度等基本概念和 基础知识。
二、教学内容和重点知识解析
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主要讲授:机器人操作臂运动学的基本概念、分析方法、逆运动学求解方法 重点知识解析: 1、机器人机构与位置、姿态表示:关节、自由度、机构、末端操作器位姿; 2、坐标系的表示和坐标变换:各种坐标系表示、回转/平移/齐次变换矩阵、 D-H 参数法及关节坐标系建立; 3、正运动学:什么是正运动学(或运动学正问题)?矩阵齐次变换法、解 析法、实例; 4、逆运动学;何谓逆运动学(或运动学逆问题)?几何法、矩阵齐次变换 法、实例等。
第三章
机器人操作臂动力学
一、教学目的和教学要求
通过本章学习,重点掌握机器人动力学研究的意义和必要性、用拉格朗日方 程推导机器人操作臂的运动方程式、机器人操作臂动力学的牛顿-欧拉法等主要 内容,为设计基于模型的控制器做好理论准备。
二、教学内容和重点知识解析
主要讲授:机器人操作臂运动方程式建立、各参数物理意义及不确定性参数 重点知识解析: 1、何谓动力学?为什么要研究机器人操作臂动力学? 2、拉格朗日方程法及运动方程式; 3、用拉格朗日法推导运动方程式的两个实例; 4、牛顿—欧拉法简介及两种方法比较。
第四章
机器人操作臂参数识别
一、教学目的和教学要求
通过本章学习,重点掌握机器人操作臂参数识别的必要性、原理与方法,为 建立实际工业机器人操作臂(所谓“实际”指的是已经制造成为样机实体或购买 到的机器人操作臂产品) 较为准确的动力学模型做好获得各项物理参数的准备工 作。
二、教学内容和重点知识解析
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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

机器人控制器的现状及展望

第21卷第1期1999年1月 机器人 ROBOT V ol.21,No.1  J a n.,1999机器人控制器的现状及展望⒇ 范 永 谭 民 (中国科学院自动化研究所 北京 100080) 摘 要 机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一,它从一定程度上影响着机器人的发展.本文介绍了目前机器人控制器的现状,分析了它们各自的优点和不足,探讨了机器人控制器的发展方向和要着重解决的问题. 关键词 机器人控制器,开放式结构,模块化 1 引言 从世界上第一台遥控机械手的诞生至今已有50年了,在这短短的几年里,伴随着计算机、自动控制理论的发展和工业生产的需要及相关技术的进步,机器人的发展已经历了3代[1]: (1)可编程的示教再现型机器人;(2)基于传感器控制具有一定自主能力的机器人;(3)智能机器人.作为机器人的核心部分,机器人控制器是影响机器人性能的关键部分之一.它从一定程度上影响着机器人的发展.目前,由于人工智能、计算机科学、传感器技术及其它相关学科的长足进步,使得机器人的研究在高水平上进行,同时也为机器人控制器的性能提出更高的要求. 对于不同类型的机器人,如有腿的步行机器人与关节型工业机器人,控制系统的综合方法有较大差别,控制器的设计方案也不一样.本文仅讨论工业机器人控制器问题. 2 机器人控制器类型 机器人控制器是根据指令以及传感信息控制机器人完成一定的动作或作业任务的装置,它是机器人的心脏,决定了机器人性能的优劣. 从机器人控制算法的处理方式来看,可分为串行、并行两种结构类型. 2.1 串行处理结构 所谓的串行处理结构是指机器人的控制算法是由串行机来处理.对于这种类型的控制器,从计算机结构、控制方式来划分,又可分为以下几种[2]. (1)单CPU结构、集中控制方式 用一台功能较强的计算机实现全部控制功能.在早期的机器人中,如Hero-I,Robo t-I等,就采用这种结构,但控制过程中需要许多计算(如坐标变换),因此这种控制结构速度较慢. (2)二级CPU结构、主从式控制方式 一级CPU为主机,担当系统管理、机器人语言编译和人机接口功能,同时也利用它的运算能力完成坐标变换、轨迹插补,并定时地把运算结果作为关节运动的增量送到公用内存,供二级CPU读取;二级CPU完成全部关节位置数字控制.这类系统的两个C PU总线之间基本没有联系,仅通过公用内存交换数据,是一个松耦合的关系.对采用更多的CPU进一步分散 ⒇1998-09-03收稿 DOI:10.13973/https://www.360docs.net/doc/6c5307784.html, k i.rob ot.1999.01.014

认识工业机器人

认识工业机器人 机器人技术是综合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多种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。而且,机器人应用情况是反映一个国家工业自动化水平的重要标志。本次任务的主要内容就是了解工业机器人的现状和发展趋势;通过现场参观,认识工业机器人相关企业;现场观摩或在技术人员的指导下操作ABB工业机器人,了解其基本组成。 一、工业机器人的定义及特点 1.工业机器人的定义 国际上对机器人的定义有很多。 美国机器人协会(RIA)将工业机器人定义为:“工业机器人是用来进行搬运材料、零部件、工具等可再编程的多功能机械手,或通过不同程序的调用来完成各种工作任务的特种装置。” 日本工业机器人协会(JIRA)将工业机器人定义为:“工业机器人是一种装备有记忆装置和末端执行器的,能够转动并通过自动完成各种移动来代替人类劳动的通用机器。” 在我国1989年的国际草案中,工业机器人被定义为:“一种自动定位控制,可重复编程、多功能的、多自由度的操作机。操作机被定义为:具有和人手臂相似的动作功能,可在空间抓取物体或进行其他操作的机械装置。” 国际标准化组织(ISO)曾于1984年将工业机器人定义为:“机器人是一种自动的、位置可控的、具有编程能力的多功能机械手,这种机械手具有几个轴,能够借助于可编程的操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置,以执行各种任务。” 2.工业机器人的特点 (1)可编程

生产自动化的进一步发展是柔性自动化。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,在控制上有计算机。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、语音功能传感器等。 (3)通用性 除了专门设计的专用的工业机器人外,一般机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。例如,更换工业机器人手部末端执行器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。 (4)机电一体化 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,特别是与计算机技术的应用密切相关。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、工厂自动化及精细物流等先进制造技术,技术综合性强。 二、工业机器人的历史和发展趋势 1. 工业机器人的诞生 “机器人”(Robot)这一术语是1921年捷克著名剧作家、科幻文学家、童话寓言家卡雷尔·恰佩克首创的,它成了“机器人”的起源,此后一直沿用至今。不过,人类对于机器人的梦想却已延续数千年之久。如古希腊古罗马神话中冶炼之神用黄金打造的机械仆人、希腊神话《阿鲁哥探险船》中的青铜巨人泰洛斯、犹太传说中的泥土巨人、我国西周时代能歌善舞的木偶“倡者”和三国时期诸葛亮的“木牛流马”传说等。而到了现代,人类对于机器人的向往,从机器人频繁出现在科幻小说和电影中已不难看出,科技的进步让机器人不仅停留在科幻故事

机器人应用方面论文

机器人应用论文 一、引言 机器人技术作为20世纪人类最伟大的发明之一,自问世以来,就一直备受瞩目。40余年来,有关它的研究取得了长足的进展。各种形态、功能的机器人相继面世,而未来的机器人将是一种能够代替人类在非结构化环境下从事危险、复杂劳动的自动化机器,是集机械学、力学、电子学、生物学、控制论、计算机、人工智能和系统工程等多学科知识于一身的高新技术综合体。正是由于机器人在多方面应用的可能性,才使得机器人在财会方面也是可以取得成就的。本文拟就机器人的现状与发展前景,探讨机器人发展的多方面可能性。 你初印象中的机器人是什么样子的呢?是不是说一个长的像机器人样子的玩意就是机器人呢?其实说起机器人,我们头脑里马上会联想到那些会唱歌跳舞干工作而且有头有手的小东西。其实那只是机器人的狭意理解。人们提出来机器人的定义是能够感知环境,能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。人们提出来机器人的定义是能够感知环境,能够有学习、情感和对外界一种逻辑判断思维的这种机器。可以说与人类类比的话,机器人的完整意义应该是一种可以代替人进行某种工作的智能程序化及自动化设备 二、机器人的现状与发展 1.工业机器人技术概念 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成,是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。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。机器人技术是综合了计算机、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。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。 2.工业机器人技术发展现状 作为人类20世纪最伟大的发明之一,机器人在短短的几十年内发生了日新月异的变化。近几年机器人已成为高技术领域内具有代表性的战略目标。机器人技术的出现和发展,不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化,而且将对人类社会产生深远的影响。随着社会生产技术的飞速发展,机器人的应用领域不断扩展。从自动化生产线到海洋资源的探索,乃至太空作业等领域,机器人可谓是无处不在。目前机器已经走进人们的生活与工作,机器人已经在很多的领域代替着

浅谈对工业机器人的认识

浅谈对工业机器人的认识 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 。,工业机器人做为完成任务的机具,按用途包括以下几种:(a)搬运、上料机器人;(b)喷涞机器人;(c)焊接与切割机器人,点焊与弧焊;(d)装配机器人;(e)最后工序机器人,完成打毛剌、分类、检验、包装等工作。可见工业机器人的用途实为广泛。 工业机器人技术特点: (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、烟草、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。 工业机器人,对我国的经济所做出的贡献是可想而知的。随着我国的建筑业、采矿业、铁路和公共建设、水力工程建设和工程机械、建筑机械等其他制造行业的规模扩大和技术升级也将对工业机器人产业起到推动作用。建筑工程机械的结构件多为焊接件,通过工业机器人焊接可提高焊接质量和效率,满足市场的需求。 我国工业机器人的发展趋势:根据2l世纪初我国国民经济对先进制造及自动化技术的需求,瞄准国际前沿高技术发展方向创新性地研究和开发工业机器人技术领域的基础技术、产品技术和系统技术。我国对未来工业机器人技术发展的重点有: 1、危险,恶劣环境作业机器人:主要有防暴、高压带电清扫、星球检测、油汽管道等机器人; 2、,医用机器人:主要有脑外科手术辅助机器人,遥控操作辅助正骨等; 3、仿生机器人:主要有移动机器人,网络遥控操作机器人等。其发展趋势是智能化、低成本、高可靠性和易于集成。

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

工业机器人在自动化控制领域的应用

工业机器人在自动化控制领域的应用 作者:黄玮文 来源:《科技风》2020年第28期 摘要:随着时代的发展,我国在各方面取得了巨大的进步,尤其是在新兴技术方面。机器人这门技术,它涉及了多类学科。比如人工智能、传感技术、计算机技术、信息技术等。机器人的应用是十分广泛的,在医疗、建筑、工业、科研等方面应用非常普遍,自动化的工业机器人发展水平,标志着一个国家在工业自动化方面的水平。本文主要对工业机器人在自动化领域的应用进行了一定的分析,希望能够对相关的部门有所帮助。 关键词:工业机器人;自动化;应用 一、工业自动化控制的功能与特点 (一)工业自动化控制功能 机器人在自动化控制的过程中能够实现演示功能,机器人能够通过之前预设的相关指令来完成一系列的示教过程。在操作的过程中,将预算好的位置、速度、动作代码输入到机器人的控制系统以后,指令会存储在存储器里,控制系统会通过代码将指令不断地传输给操作系统。控制系统运作的功能主要是通过操作系统管理机器人运动速度的快慢、动作形态来进行控制。 (二)工业自动化控制的特点 工业自动化机器人能够帮助解放人类的劳动力,同时还能够完成一些我们人类完成不了的危险任务,机器人原理与力学结构学的原理有着非常密切的联系,它的运行状态可以通过坐标的方式来展现出来,与此同时,改变相应的坐标能够控制机器人的动作姿态。另外,工业自动化机器人需要智能任务输入,它能够按照我们人类的意识来进行行动,改变工业自动化机器人的参数后会让机器人的运行状态随之改变,相应的动作也会发生改变,通过对信息数据库的管理能够对机器人进行管理,决定它的行为与动作。 (三)工业机器人控制系统的特点 机器人控制系統是由计算机来实现多个独立系统的协调工作,控制主要是按照人类的意志进行行动,可以赋予机器人特定智能的任务,机器人在特定的程序下来完成任务。描述机器人状态和运动是一个数学模型非线性的表现,机器人在状态和外力发生变化的同时,它的参数会随着状态和外力的变化而变化,整个变量之间还存在耦合,所以在使用的过程中使用闭环位置是不够的,还需要采用加速度闭环进行工作。机器人的动作并不是一个路径来完成的,它的动作是通过不同的方式和不同的路径来完成,所以在设置方式和路径的过程中存在最优问题,工

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

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 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

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