机器人实验室项目建设.doc

机器人实训室项目建设 调研报告 一、机器人实验室建设意义和必要性 1、机器人技术介绍 　　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、控制技术、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。 机器人领域发展近几年有如下几个趋势： 　　1．工业机器人性能不断提高（高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修），而单机价格不断下降，平均单机价格从 10.3 万美元降至 2013 年的1 万美元，可见其门槛降低之快，足以遇见其应用推广速度。 2．机械结构向模块化、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；由关节模块、连杆模块用重组方式构造机器人整机；已有模块化装配机器人产品问市。 　　3．机器人控制系统向基于 PC 机的开放型控制器方向发展，便于标准化、网络化； 器件集成度提高，控制方式日见小巧，且采用模块化结构；大大提高了系统的可靠性、易操 作性和可维修性。 　　4．机器人中的传感器作用日益重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外， 装配、焊接机器人还应用了视觉、力觉等传感器，而遥控机器人则采用视觉、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。 5．虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、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端作业环境中的感觉来操纵机器人。 6．机器人化机械开始兴起。从美国开发出“虚拟轴机床”以来，这种新型装置已成为 国际研究的热点之一，纷纷探索开拓其实际应用的领域。 　　我国的工业机器人从 80 年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件 设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人；其中有 130 多台套喷漆机器人在二十余家企业的近 30 条自 动喷漆生产线（站）上获得规模应用，弧焊机器人已广泛应用在汽车制造厂的焊装线上。 根据国内外机器人发展的经验、现状及近几年的动态，结合当前国内经济发展的具体情况，国家“十二五”期间机器人技术重点开展智能服务机器人、机器人化机械及其相关技术的开发及应用；开展以机器人为基础的重组装配系统及其相关技术的开发研究及加强多传感器融合及决策、控制一体化技术及应用的研究。重点解决我国已研制应用多年的示教再现型工业机器人的产业化前期关键技术，大力推进其产业化进程，力争在“十二五” 末期实现喷涂、焊接、装配等大负载机器人的产业化。 　　从以上机器人介绍我们知道，我们国家的机器人水平与国外还有一定的差距，因此对学生进行机器人技术培养，让学生掌握机器人，了解机器人，乃至最后设计开发研究机器人都有重要的意义。 　　随着我国制造业的不断发展，对自动化水平的要求不断提升，机器人作为典型的自动化装备，已经在各生产制造领域，尤其是汽车制造、自动化、电子等行业得到了广泛的应用，并且增长异常迅猛，从销售量上更是充分说明了这个不争的事实。2000 年国内机器人销售总量为 380 台，到 2004 年增长到 3493台，4 年间增长了819%，翻了3翻还多。 在中国市场上份额居第一位的 ABB 公司 2004 年在中国销售工业机器人600台，而该公司在过去 9 年中一共才在中国大陆市场销售了 2000 台机器人。据不完全统计到 2012 年底中国机器人拥有量已超10万台，比04年专家预计的多十倍。预计到 2015年，市场容量将达几十几万台（套），主要以点焊、弧焊、喷漆、装配、搬运、冲压、注塑、点胶等为主。中国机器人产业迎来了历史性的高峰。但随之也带来了教育、培训等一系列与实际应用相关的急需解决的问题。 　　机器人作为一种高技术含量的设备，在使用过程中其设计、制造、安装、调试、操作、维护等工作需要