工业机器人起源和发展前景.doc

工业机器人的起源及发展前景 摘要：作为先进制造业中不可替代的重要装备和手段，工业机器人已经成为衡量一个国家制造水平和科技水平的重要标志。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。本文将从工业机器的发展历史，现状及未来趋势进行阐述。 关键词：工业机器人 发展历史 现状 趋势 一、工业机器人的发展历史 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.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.在我国,工业机器人的真正使用到现在已经接近 20 多年了，已经基本实现了试 验,引进到自主开发的转变,促进了我国制造业,勘探业等行业的发展.随着我国改革 开放的逐渐深入,国内的工业机器人产业将面对越来越大的竞争与冲击,因此,掌握国内工业机器人市场的实际情况,把握我国工业机器人的相关技术与研究进展,显得十分重要。 二、工业机器人技术现状 2.1 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。 2.2 工业机器人技术发展现状 在普及第一代工业机器人的基础上,第二代工业机器人已经推广,成为主流安装机 型,第三代智能机器人已占有一定比重(占日本1998年安装台数的10%,销售额的36%) (1)机械结构:1) 已关节型为主流,80年代发明的使用于装配作业的平面关节机器 人约占总量的1/3.90年代初开发的适应于窄小空间,快节奏,360度全工作空间范围的 垂直关节机器人大量用于焊接和上,下料.2)应3K 和汽车,建筑,桥梁等行业需求, 超大型机器人应运而生.如焊接树10米长,10吨以上大构件的弧焊机器人群,采取蚂蚁 啃骨头的协作机构.3)CAD,CAE 等技术已普遍用于设计,仿真和制造中. (2)控制技术:1) 大多数采用32位 CPU,控制轴数多达27轴,NC 技术,离线编程技术 大量采用.2) 协调控制技术日趋成熟,实现了多手与变位机,多机器人的协调控制, 正逐步实现多智能体的协调控制. 采用基于 PC 的开放结构的控制系统已成为一股潮 3) 流,其成本低,具有标准现场网络功能. (3)驱动技术:1) 80年代发展起来的 AC 侍服驱动已成为主流驱动技术用于工业机器 人中.DD 驱动技术则广泛地用于装配机器人中.2) 新一代的侍服电机与基于微处理器 的智能侍服控制器相结合已由 FANUC 等公司开发并用于工业机器人中, 在远程控制中已 采用了分布式智能驱动新技术. (4)应用智能化的传感器:装有视觉传感器的机器人数量呈上升趋势,不少机器人装 有两种传感器,有些机器人留了多种传感器接口. (5)通用机器人编程语言:在 ABB 公司的20多个小型号产品中,采用了通用模化块语 言 RAPID.最近美国机器人工作空间技术公司开发了 Robot Script V.10通用语言,运行于该公司的通用机器人控制器 URC 的 Win NT/95环境.该语言易学医用,可用于各种开发环境,与大多数 WINDOWS 软件产品兼容. (6)网络通用方式:大部分机器人采用了 Ether 网络通讯方式,占总量的41.3,其它 采用 RS-232,RA-422,RS-485等通讯接口. (7)高速,高精度,多功能化:目前,最快的装配机器人最大合成速度为16.5m/s. 位 置重复精度为正负0.01mm. 但有一种速度竞达到80m/s; 而另一种并连机构的 NC 机器人, 其位置重复精度大1微秒. (8)集成化与系统化:当今工业机器人技术的另一特点是应用从单机,单元向系统发 展.百台以上的