柔性自动化制造技术与装备课件.ppt

第4章 柔性自动化制造技术与装备 4.1概述 4.1.1制造自动化技术的内涵 1）在形式上 a代替人的体力劳动 b代替或辅助人的脑力劳动 c实现制造系统中人、机及整个系统的协调、管理、控制和优化。 2）在功能上用TQCSE模型描述柔性自动化制造技术的目标，分别为Time、Quality、Cost、Service 、 Environment. 3)在范围方面，柔性自动化涉及到产品的全生命周期的所有过程。 4.1.2柔性自动化制造技术发展历程及现状 1.发展历程 1）第一阶段（1913年－）：刚性自动化，包括刚性自动化和自动单机。 2）第二阶段（1930年－）：数控加工，包括数控和计算机数控。 3）第三阶段（1965年－）：柔性制造 4）第四阶段（1973年－）: 计算机集成制造系统 5）第五阶段（1991年－）：智能制造系统 2.柔性自动化制造技术的研究现状 1）集成技术与系统技术 2）人机一体化系统 3）单元系统及其技术 4）制造过程计划和调度 5）柔性自动化制造技术的深度与广度 6）适应现代生产模式的制造环境 7）加工系统的复合化和智能化 3.柔性自动化制造技术的发展趋势 1）制造全球化 2）制造敏捷化 3）制造网络化 4）制造虚拟化 5）制造智能化 6）制造绿色化 4.3工业机器人 1.工业机器人的定义 是一种能够自动控制、可以重复编程、多功能、多自由度的操作机、能够搬运材料、工件或操持工具。 操作机定义为“具有和人手臂相似的动作功能，可以在空间抓放物体或进行其他操作的机械装置” 在现代制造业的发展中，工业机器人的作用及其重要性体现在三个方面：①机器人化的工序设备和系统(喷漆、焊装)；②机器人装配设备和系统(汽车装配线)；③机器人搬运设备和系统(自动上下料机械手、加工中心自动换刀系统)。 2．工业机器人的基本组成 工业机器人一般由操作机、驱动单元、控制系统三部分组成 3.工业机器人的分类 工业机器人可按坐标形式、控制方式、驱动方式和用途等进行分类。 4.3.2 工业机器人的驱动系统与控制系统 1．工业机器人的驱动系统 工业机器人的驱动系统按动力源可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动三种基本类型。 选用工业机器人驱动系统应根据工业机器人的性能要求、控制功能、运行的功耗、应用环境及作业要求、性能价格比以及其他因素进行综合考虑。在充分考虑各种驱动系统特点的基础上，保证工业机器人的性能规范、可行性和可靠性。 2．工业机器人的控制系统 (1)控制系统的基本功能 控制系统是工业机器人的大脑，其基本功能包括： 1)记忆功能 2)示教功能 3)与外围设备联系功能 4)坐标设置功能 5)人机接口 6)传感器接口 7)位置伺服功能 8)故障诊断与安全保护功能 (3)机器人控制系统的分类 机器人控制系统有五种不同的分类方式。 1)按控制方式可分为顺序控制、程序控制、自适应控制和人工智能控制系统。 2)按驱动方式可分为液压驱动、气动驱动和电动驱动控制系统。 3)按运动方式可分为点位控制、轨迹控制系统。 4)按控制总线标准可分为国际标准总线控制、自定义总线控制系统。 5)按编程方式可分为物理设置编程、在线编程以及离线编程控制系统。 (4)机器人控制系统的结构 按机器人控制方式可将其系统结构分为三类。 1)集中控制方式：采用一台计算机实现全部控制功能，结构简单，成本低，但实时性差，难以扩展。 2)主从控制方式： 采用主从两级处理器实现系统的全部控制功能，主CPU实现管理、坐标变换、轨迹生成和系统自诊断等；从CPU实现所有关节的动作控制。 3)分散控制方式：按系统的性质和方式将系统控制分成几个模块，每一个模块各有不同的控制任务和控制策略，各模块之间可以是主从关系，也是平等关系。这种方式实时性好，易于实现高速、高精度控制，易于扩展，实现智能控制，是目前流行的方式， 4.3.3工业机器人的应用案例 1．弧焊机器人 2．装配机器人 3．搬运机器人 5.其他用途机器人 娱乐机器人 世界上两个赛事：微机器人世界杯 和机器人世界杯 1999年11月举行首届中国机器人足球锦标赛 1997年的NASA第一个成功登陆火星的Sojourney实验机 仿人型机器人 4．5 柔性制造系统(FMS) 4.5.1 概述 1．FMS的定义 美国制造工程师协会的计算机辅助统和应用协会把柔性制造系统定义为:使用计算机控制柔性工作站和物料运储装置来完成零件族中某一工序或一系列工序的一种集成制造统。 “中华人民共和国国家军用标准”有关“武器装备柔性制造系统术语”的定义是： FMS是数控加工设备、物