工业机器人技术及应用

工业机器人技术及应用

摘要：机器人的应用越来越广泛，需求越来越大，其技术研究与发展越来越深入。这将提高社会生产率与产品质量，为社会创造巨大的财富！

关键词：工业机器人技术、技术应用、发展趋势、专业建设、课程设置、教学方法革新。

Industrial robot technology and application Abstract：The use of robots become more and more widely, Demand is more and more big, The technology research and development is more and more deeply. This will improve the social productivity and product quality, create wealth for the society!

Key words：Industrial robot technology, Technology application, The development trend, Major construction, The curriculum, The teaching method innovation。

前言

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现代制造业重要的自动化装备。自从20世纪50年代末英格尔伯格和德沃尔联手制造的第一台工业机器人面世以后，工业机器人就显示出了它极为强大的生命力，在短短几十年的时间中，工业机器人的技术不但得到了迅速的发展，而且工业机器人广泛的应用于了很多工业发达国家的各种生产中。目前，广泛应用工业机器人的行业有汽车及汽车零部件制造业、机械加工行业、橡胶及塑料工业、电子电气行业、食品工业、木材与家具制造业等等。广泛采用工业机器人，不仅可提高产品的质量与产量，而且对保障人身安全，改善劳动环境，减轻劳动强度，提高劳动生产率，节约原材料消耗以及降低生产成本，有着十分重要的意义。和计算机、网络技术一样，工业机器人的广泛应用正在日益改变着人类的生产和生活方式。在我国工业机器人的发展趋势下，需要越来越多掌握机器人技术、能操作机器人的技术工人。这就为技工学校开展机器人课，培养相关技能人才提出了新的要求。

一、工业机器人发展现状、应用以及发展方向

1、工业机器人技术发展现状

我国的工业机器人研究开始于20世纪70年代，由于当时经济体制等因素的制约，发展比较缓慢，研究和应用水平也比较低。1985年，随着工业发达国家开始大量应用和普及工业机器人，我国在“七•五”科技攻关计划中将工业机器人列入了发展计划，由当时的机械工业部牵头组织了点焊、弧焊、喷漆、搬运等型号的工业机器人攻关，其他部委也积极立项支持，形成了中国工业机器人第一次高潮。

进入20世纪90年代后，为了实现高技术发展与国家经济主战场的密切衔接，863计划确定了特种机器人与工业机器人及其应用工程并重、以应用带动关键技术和基础研究的发展方针。经过广大科技工作者的辛勤努力，开发了7种工业机器人系列产品，102种特种机器人，实施了100余项机器人应用工程。

在20世纪90年代末期，我国建立了9个机器人产业化基地和7个科研基地，包括沈阳自动化研究所的新松机器人公司、哈尔滨工业大学的博实自动化设备有限公司、北京机械工业自动化研究所机器人开发中心、海尔机器人公司等。产业化基地的建设带来了产业化的希望，为发展我国机器人产业奠定了基础。经过广大科技人员的不懈努力，我国目前已经能够生产具有国际先进水平的平面关节型装配机器人、直角坐标机器人、弧焊机器人、点焊机器人、搬运码垛机器人和AGV自动导引车等一系列产品，其中一些品种实现了小批量生产。一批企业根据市场的需求，自主研制或与科研院所合作，进行机器人产业化

开发。如奇瑞汽车与哈工大合作进行点焊机器人的产业化开发、西安北村精密数控与哈工大合作进行机床上下料搬运机器人的产业化开发、昆山华恒与东南大学等合作开发弧焊机器人、广州数控开发焊接机器人、盐城宏达开发弧焊机器人。

但是，我国目前还没有像日本的FANUC和德国的KUKA那样的形成规模的工业机器人制造厂，工业机器人产业目前在我国还仅仅处于萌芽阶段。随着我国现代制造业的发展，我国工业机器人的需求量在快速增长。

工业机器人作为最典型的机电一体化数字化装备，技术附加值很高，应用范围很广，作为先进制造业的支撑技术和信息化社会的新兴产业，将对未来生产和社会发展起着越来越重要的作用。国外专家预测，机器人产业是继汽车、计算机之后出现的一种新的大型高技术产业。随着我国工业企业自动化水平的不断提高，工业机器人市场也会越来越大，这就给工业机器人的研究、开发、生产商带来巨大商机。然而机遇也意味着挑战，目前全球各大工业机器人供应商都已大力开拓中国市场，因此中国必须大力发展机器人产业，通过发挥中国生产制造优势，提高自主创新能力，寻求有特色的发展道路，在国家相关政策的支持下扶持和鼓励一大批民族的机器人产业成长壮大。

2、工业机器人技术发展趋势

从近几年世界机器人推出的产品来看，工业机器人技术正在向智能化、模块化和系统化的方向发展，其发展趋势主要为：结构的模块化和可重构化；控制技术的开放化、PC化和网络化；伺服驱动技术的数字化和分散化；多传感器融合技术的实用化；工作环境设计的优化和作业的柔性化以及系统的网络化和智能化等方面。

工业机器人的性能正向高速度、高精度、高可靠性、低价格、便于操作和维修方面发展；机器人的机械结构正向模块化、可重构化发展，例如关节模块中的伺服电机、减速机、检测系统三位一体化。目前，工业机器人研究机构正在研究由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机的技术，在国外，已经有模块化装配机器人产品问巿。随着技术的进步，机器人本体结构近十年来发展变化很快。

工业机器人的控制系统正在向基于PC机的开放型控制器方向发展，便于标准化和网络化。目前，机器人的器件集成度的提高，控制柜日见小巧，机器人控制网络化已成为发展趋势。

工业机器人的传感器作用十分重要，除了釆用传统的位置、速度、加速度等传感器外，装配、焊接机器人还应用了视觉、触觉等传感器，而遥控机器人则釆用视觉、声觉、力觉、触觉等多传感器的融合技术来进行环境建模及决策控制。多传感器融合配置技术在产品化系统中已有成熟应用。

虚拟现实技术在机器人的作用也在不断发展，已从仿真、预演发展到用于过程控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远程作业环境中的感觉来操纵机器人。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统，而是致力于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的监控遥控操作系统，使智能机器人走出实验室进入实用化阶段。美国发射到火星上的“索杰纳（Sojanor）”机器人就是成功应用的最著名的实例。

3、工业机器人的应用

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。在众多制造业领域中，应用工业机器人最广泛的领域是汽车及汽车零部件制造业。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。这使得生产过程中，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，