2014年12月（下）
机器人应用技术分析
石红梅
（
北京信息职业技术学院专业部，北京市１０００７０）
［摘要］机器人的应用领域十分广泛，包括工业生产、海空探索、康复和军事等。此外，机器人已逐渐在医院、家庭和一些服务行业获得
应用，并且已经进入高校的课堂。根据其功能可分为工业机器人、服务机器人、探索机器人和军事机器人。机器人核心技术的应用围绕基本结构优化与技术参数的提高。本文先将机器人的技术参数进行简单描述，对其主要知识基础与技术要求做了简单的论述，其应用的核心技术是目前国际各大企业关注的问题。［关键词］机器人；控制器；伺服系统；核心
机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行装置的、能够完成各种移动来代替人类劳动的通用机器”。它又分为以下两种情况来定义：
工业机器人是“一种能够执行与人的上肢类似动作的多功能机器”；如图１所示。
智能机器人是“一种具有感觉和识别能力，并能够控制自身行为的机器”。如图２所示。
1工业机器人基本结构及技术参数1.1工业机器人基本结构
从机械结构上，可以分为串联和并列机器人，目前广泛应用的是串联通用机器人。串联通用机器人一般由手臂、手腕组成。机器人手臂具有３个自由度（运动坐标轴），机器人作业空间由手臂运动范围决定。手腕是机器人工具（如焊枪、喷嘴、机加工刀具、夹爪）与主构架的连接机构，它具有３个自由度。如图１所示。
图１串联通用机器人
图２智能机器人
从机器人系统整体来看，分为控制器（包括示教器）、伺服驱动系统、机构、测量及传感器。其中控制器，用于控制机器人各运动部件的位置、速度和加速度，使机器人手爪或机器人工具的中心点以给定的速度沿着给定轨迹到达目标点。控制器是机器人的大脑，其性能和功能直接决定了机器人的整体能力。驱动系统，为机器人各运动部件提供力、力矩、速度、加速度。驱动系统是机器人的肌肉，其质量、驱动能力、响应速度、稳定性，直接决定了机器人的运动能力。
目前国产工业机器人，绝大多数使用日本品牌的伺服驱动系统，如松下、安川、三菱、三洋、富士等。测量系统，用于机器人运动部件的位移、速度和加速度的测量以及工作对象的测量，如工件及其位置的识别，障碍物的识别，抓举工件的重量是否过载等。通常机器人自身运动部件及工件重量的测量，使用伺服驱动系统提供的位置及电流信息，工件位置、障碍物识别等使用机器视觉等外接的测量设备。
1.2工业机器人技术参数１．２．１自由度数和类型
自由度（ＤＯＦ）是指机器人所具有的独立坐标轴运动的数目。自
由度越多就越灵活，但结构也越复杂。机器人的自由度要根据其用途设计，一般在３￣６个之间。如果小于３个，不能称为机器人。大于６个的自由度称为冗余自由度（空间位姿只有６个参数）。冗余自由度能使机器人避开障碍物和改善机器人的动力性能。设计人类的手臂共有７个自由度。类型指的是所设计的关节属于转动关节还是移动关节。
１．２．２结构形式
结构形式指机器人运动链的形式，包括并联、串联、混合形式，决定了机器人适应的行业。串联结构优点是工作范围大，缺点是最大速度和刚度较差。并联结构优点是速度和刚度很好，但是工作范围小。
１．２．３运动范围
运动范围指机器人关节的运动范围，决定了工作空间的大小。由于末端执行器的形状和尺寸是多种多样的，为真实反映机器人的特征参数，故工作空间是指不安装末端执行器时的工作区域。工作空间的大小不仅与机器人各连杆的尺寸有关，而且与机器人的总体结构形式有关。工作空间的形状和大小是十分重要的，机器人在执行某作业时可能会因存在手部不能到达的盲区而不能完成任务。
１．２．４最大速度
最大速度指机器人关节或末端操作器的最高运动速度，决定了机器人的最大效率。
有的厂家指工业机器人主要自由度上最大的稳定速度，有的厂家
指手臂末端最大的合成速度，对此通常都会在技术参数中加以说明。最大工作速度愈高，其工作效率愈高。
１．２．５负载能力
负载能力指机器人在一定精度和运动条件下所能承担的最大负载，是决定机器人成本的主要参数。承载能力是指机器人在作业范围内的任何位姿上所能承受的最大质量。承载能力不仅取决于负载的质量，而且与机器人运行的速度和加速度的大小和方向有关。为保证安全，通常将承载能力这一技术指标确定为高速运行时的承载能力。
１．２．６重复定位精度
重复定位精度指机器人经过多次循环运动后，到达空间同一位置和姿态的最大误差范围。重复定位精度是指在同一环境、同一条件、同一目标动作、同一命令之下，机器人连续重复运动若干次时，其位置的分散情况，是关于精度的统计数据。因重复定位精度不受工作载荷变化的影响，故通常用重复定位精度这一指标作为衡量示教－再现工业机器人水平的重要指标。
１．２．７控制方式
控制方式指机器人运动控制的方式，如示教再现、点位控制、或轨迹控制，是机器人控制器的基本指标。
１．２．８驱动方式
驱动方式指机器人是采用液压、气动、交流电机或步进电机控制等，目前先进的工业机器人通常采用交流电机驱动。
2机器人技术涉及的基本知识
机器人技术所涉及的基本知识范围广，归纳起来包括以下几个学科：１）工程力学（理论力学、材料力学）。２）高等代数（线性代数、矩阵分析）。
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TECHNOLOGY WIND
３）线性控制理论（自控原理、现代控制理论）。
４）机械工程（机械原理、机械设计、制造技术）：涉及机器人的机械部分，主要包括机械构件、减速器及其零件的选择、设计、加工、装配，还包括与工艺有关的手爪的设计。
５）电子工程（电路分析、数电模电、微机原理）：涉及机器人的电控部分，主要包括控制器、示教器的设计、制、造调试，还包括生产线相关工艺软件的设计。
６）机电工程（电机与拖动、机电一体化技术）：涉及机器人的驱动部分，主要包括伺服驱动器及伺服电机的设计、制造、调试，还包括传感器相关部分。
７）机器人学：机器人运动学，微分运动学，静力与变形，动力学，机器人运动规划，机器人控制。
3机器人软件开发
机器人软件开发分为三个层次：底层软件，面对的是赤裸的控制器电路硬件，目的是实现独立于行业应用的控制器功能，即通常说的控制器开发；中间层软件，面对的开放的底层软件，目的是针对某个行业应用进行功能、界面的优化，即通常说的二次开发；应用层软件，面对的控制器软件环境，目的是实现某个行业应用，即通常说的应用开发。
3.1底层
通常由Ｃ语言和汇编语言编写，需要大量的软硬件知识。涉及正解逆解、插补、加减速控制、ＰＬ算法、微段算法、反馈闭环算法、指令编辑、指令译码、宏语言解释、ＰＬＣ译码、ＰＬＣ执行、界面设计、网络通信等等，可以统称为运动控制。因为涉及大量硬件信息，通常由控制器生产方负责，其他人不能也无法编写。
3.2中间层
一般指基于底层开发的，使用Ｃ语言或类似的中高级语言编写的，面向某个行业应用的软件。比较典型的是控制器的二次开发和基于类似ＲＯＳ环境的开发。根据开放程度和底层提供功能程度的不同，涉及界面、底层软件间协调、网络通信等。
3.3应用层
通常指使用特定机器人语言编写的，运行于控制器软件之上的软件。通常面向某个具体应用，重点解决工艺、系统集成等问题。应用层软件的执行环境由控制器生产方提供，是通用机器人控制器必须提供的功能。
4机器人应用现状4.1国内应用现状
我国工业机器人的需求量将以每年３０％以上的速度增长。２０１２年中国工业机器人销量为２．７万台，同比增长１７％，中国工业机器人的市场需求会在２０１４年开始爆发。从绝对数量上看，中国的机器人数量仅为日本的１８％、德国的３５％；在汽车产业，每万名工人中机器人数量只有９０台，而日本有１６００多台，美国有８００多台。
工业机器人应用从单台机器人单元向使用机器人的生产线方向发展。由于工业生产所用的机器人大多数是在生产线上使用，组成机器人化的生产系统，单台机器人很少使用。并且一般企业都不具备将机器人集成到生产系统的能力，因此对机器人的需求也就转化为对机器人及其自动化成套装备的需求。
4.2国外应用现状
公认机器人产业是继汽车、计算机之后出现的新的大型高技术产
业。发展速度加快。据国际机器人联合会（ＩＦＲ）统计，从２０世纪下半叶起，世界工业机器人产业一直保持着稳步增长的良好势头。进入９０年代，机器人产品发展速度加快，年增长率平均在１０％左右，２０００年增长率上升到１５％。
目前机器人已广泛应用于各行各业，并且在向更多行业迈进。包括焊接、装配、搬运、加工、喷涂、码垛等复杂作业。目前，全球现役工业机器人１０８万台。过去１０年，机器人的价格降低约８０％，还在继续下降，而欧美劳动力成本上涨了５０％。出传统的工业领域外，还进入家政服务、农业、军事等领域，其中扫地机器人已经售出１００万台以上。工业机器人应用以生产线为主。机器人应用有两种模式：一种是单台机器人工作单元，另一种是使用机器人的生产线。后者在国外已经成为机器人应用的主要方式。
以机器人为核心的自动化生产线适应了现代制造业多品种、少批量的柔性生产发展方向，具有广阔的市场发展前景和强劲生命力。在发达国家，机器人自动化生产线已形成一个巨大的产业，年市场容量约为２０００亿美元。
5工业机器人核心技术及面临的主要问题
机器人核心技术，主要指工业机器人的核心部件，则包括控制系统、伺服系统、减速器三部分。减速器一直是国际大品牌保持竞争优势的有力武器之一，减速器仅占据大品牌工业机器人单体成本约六分之一，国产工业机器人减速器占其制造成本的比例依然接近三分之一。本土生产的工业机器人原材料成本构成中，减速机占据４０％，伺服系统占据３０％，控制器占据１５％，其他占据１５％。
伺服系统在电控系统中的成本比例很高，且随着机器人负载的提高，比例直线上升。目前国产伺服系统存在着功率密度低、可靠性差的缺点，推广受到极大限制。控制器是电控系统的核心，目前我国已有多家从事控制器开发生产的企业，但是功能、性能等总体技术水平与国外仍有较大差距。
在三个核心部件中，控制器是国产品牌占有率最高的，相对技术比较成熟，而其它两项则需要我们更加加快技术进步的速度。
6结论
最后，我想引用习总书记在两院院士大会上的讲话最为结束，他说，“机器人革命”有望成为“第三次工业革命”的一个切入点和重要增长点，将影响全球制造业格局，而且我国将成为全球最大的机器人市场。机器人是“制造业皇冠顶端的明珠”，其研发、制造、应用是衡量一个国家科技创新和高端制造业水平的重要标志。
对于职业院校来说，机器人技术的研究与应用才刚刚起步，我们作为理工科，机器人的核心技术是有的，只是在技术精尖，技术融合方面比较欠缺，我们应该发展机器人专业，对机器人技术领域进行进一步研究。
[参考文献］
［１］张玫．机器人技术．机械工业出版社，２０１２．
［２］郭洪红．工业机器人技术．西安电子科技大学出版社，２０１２．
科技前沿
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使生产更高 效工业机器人在工业生产中能代替人从事频繁和重复的作业，或是完成危险、恶劣环境下的作业任务，例如在冲压、压力铸造、热处理、焊接、涂装、塑料制品成形、机械加工和简单装配等工序上，以及在原子能工业等部门中，完成对人体有害物料的搬运或工艺操作。 ■ A1 玻璃生产线堆垛系统 ■ A2 光伏玻璃、光伏电池组件线 ■ A3 立体雕刻工作站 ■ A4 物流堆垛 ■ A5 PLC控制柜 ■ A6 工业生产线控制 A1 A5A6A2 A3A4Kawasaki FANUC KUKA
冷端机器人堆垛 我们机器人堆垛系统的优点： ■ 采用先进的机器视觉及工业机器人。动态追踪、同步飞行抓取玻璃，实现了 在相对静止的情况下抓取运动中的玻璃板，缩短玻璃产线冷端主线长度。 ■ 采用柔性吸盘结构，解决了薄板玻璃易碎，生产速度快的堆垛难题。 ■ 采用机器视觉检测技术，提高了产品质量和成品率。 ■ 实行工作组任务统筹分配管理，能够混合处理不同规格及等级的玻璃产 品，实现准确分级和堆垛。 ■ 可在线安装竣工不影响正常生产，是运行中的生产线及冷修改造最佳方 案，与同类产品具有最高的性价比。 ■ 我们独有的双机热备技术，使得视觉检测及生产机器人指挥系统工作机故障后，可以在秒级自动切换到备份机上，不影响生产。■ 光源系统对视觉检测的稳定性有极大的影响，我们采用专业的视觉检测用LED光源，亮度稳定均匀，长寿命设计，易于维护。■ 机器人单元根据检测的玻璃尺寸来调整吸盘组，不用手工改变吸盘位置。■ 每个机器人单元都设有触摸屏，便于本机状态监控及就地操作。■ 机器人单元具有应急盲抓功能，可以在检测及指挥系统故障时临时应急。■ 可选择含视频功能的远程维护，更快速的诊断与解决问题。 与市场上同类产品的对比: 冷端机器人堆垛系统主要技术和性能指标◎丰富的自动化系统集成经验 ◎多年机器视觉技术应用经验积累 ◎在计算机软件与工业控制结合上的技术优势 ◎在冷端堆垛方面的产品优势 ◎国内领先的机器人堆垛设备 本产品荣获：2008年上海创新基金支持、2009年国家创新基金支持 堆垛精度：±3mm 堆垛工作周期：7-15s
工业机器人原理及应用实例 一、工业机器人概念 工业机器人是一种可以搬运物料、零件、工具或完成多种操作功能的专用 机械装置；由计算机控制，是无人参与 的自主自动化控制系统；他是可编程、 具有柔性的自动化系统，可以允许进行 人机联系。可以通俗的理解为“机器人 是技术系统的一种类别，它能以其动作 复现人的动作和职能；它与传统的自动 机的区别在于有更大的万能性和多目 的用途，可以反复调整以执行不同的功 能。” 二、组成结构 工业机器人由主体、驱动系统和控制系统三个基本部分组成。主体即机座 和执行机构，包括臂部、腕部和手部， 有的机器人还有行走机构。大多数工业 机器人有3～6个运动自由度，其中腕 部通常有1～3个运动自由度；驱动系 统包括动力装置和传动机构，用以使执 行机构产生相应的动作；控制系统是按 照输入的程序对驱动系统和执行机构 发出指令信号，并进行控制。 三、分类 工业机器人按臂部的运动形式分为四种。直角坐标型的臂部可沿三个直 角坐标移动；圆柱坐标型的臂部可作升 降、回转和伸缩动作；球坐标型的臂部 能回转、俯仰和伸缩；关节型的臂部有 多个转动关节。 工业机器人按执行机构运动的控制机能，又可分点位型和连续轨迹型。 点位型只控制执行 机构由一点到另一点的准确定位，适用于机床上下料、点焊和一般搬运、 装卸等作业；连续轨迹型可控制执行机 构按给定轨迹运动，适用于连续焊接和 涂装等作业。 工业机器人按程序输入方式区分有编程输入型和示教输入型两类。编程 输入型是将计算机上已编好的作业程 序文件，通过RS232串口或者以太网等 通信方式传送到机器人控制柜。 示教输入型的示教方法有两种：一种是由操作者用手动控制器(示教操纵 盒)，将指令信号传给驱动系统，使执 行机构按要求的动作顺序和运动轨迹 操演一遍；另一种是由操作者直接领动 执行机构，按要求的动作顺序和运动轨 迹操演一遍。在示教过程的同时，工作 程序的信息即自动存入程序存储器中 在机器人自动工作时，控制系统从程序 存储器中检出相应信息，将指令信号传 给驱动机构，使执行机构再现示教的各 种动作。示教输入程序的工业机器人称 为示教再现型工业机器人。 具有触觉、力觉或简单的视觉的工业机器人，能在较为复杂的环境下工作； 如具有识别功能或更进一步增加自适 应、自学习功能，即成为智能型工业机 器人。它能按照人给的“宏指令”自选 或自编程序去适应环境，并自动完成更 为复杂的工作。 四、主要特点 工业机器人最显著的特点有以下几个： (1)可编程。生产自动化的进一步发 展是柔性启动化。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，在控制上有电脑。 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、语言功能等。传 感器提高了工业机器人对周围环境的 自适应能力。 (3)通用性。除了专门设计的专用的 工业机器人外，一般工业机器人在执行 不同的作业任务时具有较好的通用性。
机器人技术的发展与应用调研名称：机器人技术的发展与应用 调研时间：2018年7月29日止 调研人：曹桐滔
目录
一、机器人的发展状况 1.1国外发展概况 日本具有国际上最先进的机器人技术，就全世界范围来看，全球工业机器人约有4成在日本。不论在技术方面，还是在市场规模方面，日本可以称得上是“机器人大国”。日本在2004年5月发布的“新产业发展战略”中所指出的7个产业领域，机器人产业也是其中之一，同时，在进一步实施“新产业发展战略”的“新经济成长战略”报告中也把机器人放在使日本成为“世界技术创新中心”的支柱地位上，并在近两年开始重新审视机器人产业政策。 美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制出世界上第一台工业机器人，比起号称机器人王国的日本起步至少要早五、六年。经过40多年的发展，美国现已成为世界上的机器人强国之一，基础雄厚，技术先进。据统计，截止到2009年底，美国运行工业机器人大约有19．4万台。目前，美国工业机器人供应商有AdeptTechnology、AmericanＲobot、EmersonIndustrialAutomation等公司。 德国引进机器人的时间比英国和瑞典大约晚了五、六年，但战争所导致的劳动力短缺，国民的技术水平较高等社会环境，却为工业机器人的发展、应用提供了有利条件。此外，20世纪70年代中后期，德国政府采用的积极行政手段也为工业机器人的推广开辟了道路。如在“改善劳动条件计划”中规定，对于一些危险、有毒、有害的工作岗位，必须由机器人来代替。这个计划为机器人的应用开拓了广泛的市场，并推动了工业机器人技术的发展。据统计，截止到2009年底，德国运行的工业机器人为14．58万台。目前，德国工业机器人供应商有KUKA、CLOOS等。 国际上一些大的工业机器人制造厂家，品牌主要分成两大体系，以日本为代表的日韩系，以德国为代表的欧系，其中ABB、安川、发那科三大品牌占据了全球51%的市场，KUKA、OTC、川崎、松下等几大品牌占市场份额的40%以上。
工业机器人应用技术课程标准 、课程基本信息 先修课程：机械设计基础、电气控制与PLG机电设备故障诊断与维修 后续课程：工业机器人现场编程、自动化工业生产的安装与调试 课程类型：专业选修课 二、课程性质 工业机器人技术是一种综合性的机电一体化技术，包括传动机构、伺服系统、数据处理、人机对话以及与机器人工作性质对应的控制功能等。 本门课程致力培养学生具有机器人安装、调试和维护方面等基础知识的专业选修课，课程理论和应用技术紧密结合，使学生能在较短的时间内了解生产现场最需要的工业机器人的实际应用技术。 三、课程的基本理念 以典型案例为载体，设计课程结构；以职业岗位能力要求为基础，改革课程内 容；以职业素质培养为主线，提升学生职业能力。 四、课程设计 该课程以工业机器人常用的技术原理与应用知识为载体，让学生了解工业机器人基 本原理和应用技能为目标，选取基本工业机器人的机械机构和运动控制、基本操作、搬运机器人及其操作应用、码垛机器人及其操作应用、焊接机器人及其操作应用、涂装机器人及其操作应用、装配机器人及其操作应用等内容，采用任务驱动的方式组织教学内容，以典型案例为载体讲述工业机器人的基础知识，培养学生了解和掌握工业机器人应
用能力。教学的过程是：案例导入T相关知识一案例讲解一知识拓展。 五、课程的目标 （一）总目标 通过本门学习领域课程工作任务的完成，使学生了解工业机器人的分类、特点、组成、工作原理等基本理论和技术，掌握工业机器人的使用的一般方法与流程，具备工业机器人选型、操作以及工作站设计等解决实际问题的基本技能，使学生达到理论联系实际、活学活用的基本目标，提高其实际应用技能，并使学生养成善于观察、独立思考的习惯，同时通过教学过程中的案例分析强化学生的职业道德意识和职业素质养成意识以及创新思维的能力。 （二）具体目标： 1知识: 通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人的结构，工业机器人的环境感觉技术，工业机器人控制，工业机器人系统等方面的知识。 2、能力 （1）了解如何操作工业机器人，完成简单的动作。 （2）掌握各种工业机器人的构造原理以及特点。 （3）能分析出简单的故障所在。 （4）能设计出简单的末端操作器。 3、素质 （1）培养学生对机器人的兴趣，培养学生关心科技、热爱科学、勇于探索的精神 （2）培养科学的学习态度与作风，利用先进技术进行开拓创新的专业思维。 （3）培养良好的专业触觉。 六、课程内容与学时分配 （一）课程内容与学时分配表
《工业机器人应用技术》课程标准 课程名称：工业机器人应用技术 课程性质：职业技术课 学分：2 计划学时：32 1前言 《工业机器人应用技术》课程是机电一体化各专业方向的一门专业技术课，是一门多学科的综合性技术，它涉及自动控制、计算机、传感器、人工智能、电子技术和机械工程等多学科的内容。其目的是使学生了解工业机器人的基本结构，了解和掌握工业机器人的基本知识，使学生对机器人及其控制系统有一个完整的理解，培养学生在机器人技术方面分析与解决问题的能力，培养学生在机器人技术方面具有一定的动手能力，为毕业后从事专业工作打下必要的机器人技术基础。 1.1课程定位 本课程的教学以高等职业教育培养目标为依据，遵循“结合理论联系实际，应知、应会”的原则，以拓展学生专业知识覆盖面为重点；注重培养学生的专业思维能力。重点通过对主流工业机器人产品的讲解，使学生对当前工业机器人的技术现状有较为全面的了解，对工业机器人技术的发展趋势有一个明确的认识，为学生进入社会做前导；把创新素质的培养贯穿于教学中。采用行之有效的教学方法，注重发展学生专业思维和专业应用能力，通过简单具体的实例深入浅出地讲解专业领域的知识。 1.2设计思路
以点带面，讲解授课为主的教学方式。课程主要可以分为机械、运动、控制、感觉等几个部分，内容较多。课堂教学上，我们使用重点突破的方法，讲解一个或者两个典型的实例，让学生触类旁通，举一反三，从而带动整个知识面的学习。 我们让学生联系已学各门科目的知识点，达到温故知新的目的。由于涉及的已学课程较多，学生由于基础薄弱，前面课程的遗忘率不容忽视，所以在讲解的过程中，对一些重要的知识点，我们还要做一个较为详细的说明，从而可以加强学生的知识储备，为本课程的学习扫清障碍。 传统的教学手段与现代教育技术手段灵活运用：板书、实物模型、多媒体课件等。尤其是在机械部分，考虑到学生的立体思维能力较为薄弱，多媒体和实物模型的使用能更好地帮助学生理解工业机器人各部分的工作原理。 2课程目标 2.1总体目标 《工业机器人应用技术》是一门培养学生具有机器人设计和使用方面基础知识的专业课，本课程主要研究机器人的结构设计与基本理论。通过本课程的学习，使学生掌握工业机器人基本概念、机器人运动学理论、工业机器人机械系统设计、工业机器人控制等方面的知识。 2.2具体目标 2.2.1知识目标 1．了解机器人的由来与发展、组成与技术参数，掌握机器人分类与应用，对各类机器人有较系统地完整认识。 2．了解机器人运动学、动力学的基本概念，能进行简单机器人的位姿分析和运动分析。
机器人的发展及其应用 摘要：本文介绍了机器人的定义、机器人产生的背景，具体阐述了机器人的应用领域，通过多个方面的考虑，结合我国国内的市场情况，预测了未来机器人的未来发展前景。 关键词：机器人定义产生背景应用领域发展前景 0、引言 机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术。另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。 一、机器人的定义 上世纪60年代，可实用机械的机器人被称为工业机器人；上世纪80年代到现在，正越来越向智能化方向发展；机器人学是一门不断发展的科学，对机器人的定义也随其发展而变化。国际上，关于机器人的定义主要有以下几种： （1）美国机器人协会(RIA)的定义：机器人是“一种用于移动各种材料、零件、工具或专用装置的，通过可编程序动作来执行种种任务的，并具有编程能力的多功能机械手(manipul ator)”。 （2）日本工业机器人协会(JIRA)的定义：工业机器人是“一种装备有记忆装置和末端执行器(end effector)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”。（3）美国国家标准局(NBS)的定义：机器人是“一种能够进行编程并在自动控制下执行某些操作和移动作业任务的机械装置”。 （4）国际标准化组织(ISO)的定义：“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，能够借助于可编程序操作来处理各种材料、零件、工具和专用装置，以执行种种任务”。 （5）我国对机器人的定义。蒋新松院士曾建议把机器人定义为“一种拟人功能的机械电子装置”(a mechantronic device to imitate some human functions)。 结合各国关于机器人的定义，对机器人给出以下定义：机器人是一种计算机控制的可以编程的自动机械电子装置，能感知环境，识别对象，理解指示命令，有记忆和学习功能，具有情感和逻辑判断思维，能自身进化，能计划其操作程序来完成任务。 二、机器人产生的背景 机器人技术的发展，它应该说是一个科学技术发展共同的一个综合性的结果，也同时，为社会经济发展产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战中，各国加强了经济的投入，就加强了本国的经济的发展。 另一方面它也是生产力发展的需求的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，那么人类的发展随着人们这种社会发展的情况，人们越来越不断探讨自然过程中，在改造自然过程中，认识自然过程中，实现人们对不可达世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。 1、古代机器人 西周时期，出现了能歌善舞的伶人，这是我国最早记载的机器人。春秋后期，鲁班曾制造
实验报告 （理工类） 课程名称: 机器人创新实验 课程代码: 6003199 学院(直属系): 机械学院机械设计制造系 年级/专业/班: 2010级机制3班 学生姓名: 学号: 实验总成绩: 任课教师: 李炜 开课学院: 机械工程与自动化学院 实验中心名称: 机械工程基础实验中心
一、设计题目 工业机器人设计及仿真分析 二、成员分工：（5分） 三、设计方案：（整个系统工作原理和设计）（20分） 1、功能分析 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。 本次我们小组所设计的工业机器人主要用来完成以下任务： （1）、完成工业生产上主要焊接任务； （2）、能够在上产中完成油漆、染料等喷涂工作； （3）、完成加工工件的夹持、送料与转位任务； （5）、对复杂的曲线曲面类零件加工；（机械手式数控加工机床，如英国DELCAM公司所提供的风力发电机叶片加工方案，起辅助软体为powermill，本身为DELCAM公司出品）
关于机器人的发展历史 库卡公司最早于1898年由Johann Josef Keller和Jakob Knappich在奥格斯堡建立。最初主要专注于室内及城市照明。但与此不久公司就涉足至其它领域（焊接工具及设备，大型容器），1966年公司成为欧洲市政车辆的市场领导者。1973年公司研发了其名为FAMULUS第一台工业机器人。当时库卡公司属Quandt集团旗下，而Quandt家族则于1980年退出。公司成为一个上市公司。1995年库卡机器人技术脱离库卡焊接及机器人有限公司独立成立有限公司，与库卡焊接设备有限公司（即后来的库卡系统有限公司），同属属于库卡股分公司（前身IWKA集团）。现今库卡专注于向工业生产过程提供先进的自动化解决方案。 库卡机器人公司目前全球拥有3150名员工（2012年9月30日数据），其总部在德国奥格斯堡。公司主要客户来自汽车制造领域，但在其他工业领域的运用也越来越广泛。 重要发展 1971 –为Daimler-Benz建成欧洲第一台焊接传输线。 1973 –库卡建成全球第一台六轴机电驱动的工业机器人FAMULUS。1976 – IR 6/60 –全新的机器人类型六轴机电驱动带角手。 1989 –新一代工业机器人诞生–无刷电机的使用降低了维护成本提高了技术可用性。 2007 –库卡…titan“ - 当时最强大的6轴工业机器人，被计入吉尼斯纪录。2010 – KR QUANTEC系列工业机器人贴补了机器人家庭中载重90-300公斤工作范围达3100毫米这一部分的空白。 2012 –最新小型机器人系列KR AGILUS上市。 ABB是全球领先的电力和自动化集团，总部设在瑞士。ABB集团业务遍布全球100多个国家，拥有120,000名员工。在中国的13,000名员工，在60 个不同城市服务于26家本地企业和38个销售与服务分公司。 ABB致力于研发、生产机器人已有30多年的历史并且拥有全球160000多套机器人的安装经验。作为工业机器人的先行者以及世界领先的机器人制造厂商，在瑞典、挪威和中国等地设有机器人研发、制造和销售基地。ABB
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
-370-工业机器人的应用和发展趋势 无锡工艺职业技术学院 郁 晗 【摘要】随着科技进步，工业机器人的应用也不断增大，不同行业对于工业机器人的要求不同，因此很有必要对工业机器人进行深入的研究和分析，这将能够很大的提高其社会生产效率。 【关键词】工业机器人技术；发展现状；发展趋势 0.引言 工业机器人出现于20世纪60年代，并在不断升级发展着。由于工业机器人是结合了计算机、控制论、机构学、信息和传感技术、人工智能、仿生学等多门学科相互交互而形成的高新科技，在当代的研究非常的活跃。由于机器人不怕苦、不怕累，他们能够长期从事单调、重复的体力劳动,并能够在更复杂的领域替代人工作业。 据悉，世界工业机器人行业4大巨头瑞士ABB、日本FANUC发那科、日本YASKAWA安川电机、德国KUKA库卡都在中国设立了分公司，连同其他进口品牌，在中国市场的占有率达到8成以上。 作为世界上最大的制造业国家，中国市场对机器人产业意义重大。根据IFR(国际机器人联盟)的研究，到2014年，全球每年新安装工业机器人将达到16.67万台，届时我国工业机器人年装机量将超过日本，达到近3.2万台，将占到世界总量的20%。 1.工业机器人概念、组成、分类、技术前景 1.1 工业机器人的概念 工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器人。现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。从工业机器人的用途而言，其主要完成的是通过计算机来控制机器人的自主自动化控制系统。 1.2 工业机器人的组成 工业机器人的主要是由三大部分组成：机器人主体、驱动管理、计算机控制系统。具体而言，机器人主体是机器人所需要的操作机械，例如机械手腕、机械臂部、行走设备等，这是构成机器人运行的主体。驱动管理部件主要功能是将计算机控制命令转化成为机械语言，进而实现。控制系统是按照输入流程，对驱动程序、执行机构发出指令信息，并对其进行信息控制。 图1、2为一个工业机器人机械手和其工作 原理图 图1 机械手系统 如图1所以，机械手系统由三套伺服器和 伺服电机组成，分别为X、Y和Z轴，控制板卡 上有三路脉冲+方向输出，可以单独对X、Y和Z 轴进行控制。其中Z轴处于垂直位置，为防止 掉电在重力作用下掉下来，需使用带抱闸的电 机。 图2 伺服驱动器工作原理图 伺服驱动器工作在位置模式，以X轴为 例，系统原理图如图2所示。通过脉冲控制卡 的脉冲输出来控制伺服电机，方向信号控制电 机的运转方向。 Y轴Z轴与X轴控制原理相同。 1.3 工业机器人的分类 (1)移动机器人(AGV) 移动机器人(AGV)是工业机器人的一种类 型，它由计算机控制，具有移动、自动导航、 多传感器控制、网络交互等功能，它可广泛应 用于机械、电子、纺织、卷烟、医疗、食品、 造纸等行业的柔性搬运、传输等功能，也用 于自动化立体仓库、柔性加工系统、柔性装配 系统(以AGV作为活动装配平台)；同时可在车 站、机场、邮局的物品分捡中作为运输工具。 (2)点焊机器人 点焊机器人主要用于汽车整车的焊接工 作，生产过程由各大汽车主机厂负责完成。国 际工业机器人企业凭借与各大汽车企业的长期 合作关系，向各大型汽车生产企业提供各类点 焊机器人单元产品并以焊接机器人与整车生产 线配套形式进入中国，在该领域占据市场主导 地位。 (3)激光加工机器人 激光加工机器人是将机器人技术应用于 激光加工中，通过高精度工业机器人实现更加 柔性的激光加工作业。本系统通过示教盒进行 在线操作，也可通过离线方式进行编程。该系 统通过对加工工件的自动检测，产生加工件的 模型，继而生成加工曲线，也可以利用CAD数 据直接加工。可用于工件的激光表面处理、打 孔、焊接和模具修复等。 1.4 工业机器人的经济效益 工业机器人是现代工业自动化发展到一定 阶段的必然产物，它主要基于计算机自动化控 制和电子物理相互结合。 采用工业机器人还有如下优点：第一， 改善劳动条件，逐步提高生产效率；第二，更 强与可控的生产能力，加快产品更新换代；第 三，提高零件的处理能力与产品质量；第四， 消除枯燥无味的工作，节约劳动力；第五，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；第六，提高机床；第七，减少 工艺过程中的工作量及降低停产时间和库存； 第八，提高企业竞争力。 2.我国机器人技术的发展 2.1 国内工业机器人的现状 我国工业机器人起步比较晚技术与国外的 相比还是有着一定的差距。虽然我国在某些关 键技术上有所突破,但还是缺乏整体核心技术 的突破，具有中国知识产权的工业机器人则很 少。目前我国工业机器人技术水平不是很高， 特别是在制造工艺与装备方面，不能生产高精 密、高速与高效的关键部件。我国目前取得较 大进展的机器人技术有：数控机床关键技术与 装备、隧道掘进机器人相关技术、工程机械智 能化机器人相关技术、装配自动化机器人相关 技术。现已开发出金属焊接、喷涂、浇铸装 配、搬运、包装、激光加工、检验、真空、自 动导引车等的工业机器人产品，主要应用于汽 车、摩托车、工程机械、家电等行业。 2.2 制约我国工业机器人的因素 制约我国机器人技术发展的瓶颈是市场， 换句话说，就是对机器人的应用需求。工业机 器人发展长期以来受限于成本较高与国内劳动 力价格低廉的状况，随着中国经济持续快速的 发展，近几年的国民生产总值年平均增长率更 是保持在9%左右，人民生活水平不断地提高， 劳动力供应格局已经逐步从“买方”市场转为 “卖方”市场、由供远大于求转向供求平衡。 作为制造业主力的农民工也从早期的仅解决温 饱问题到现在对薪资和工作条件提出了更高的 要求。这些情况使得许多劳动密集型企业为了 提高劳动生产率所采用的增加工人数量、延长 工人劳动时间的方法变得成本高昂，同时也受 到法律的限制和政策的阻碍。无论是企业还是 社会都认识到必须采取从改善机器设备入手， 提高技术和资金的密集度来减少用工量以应对 这种改变。总之，劳动力过剩程度降低、单个 工人成本上升、对产品质量更高的要求、国家 对装备制造业的重视等变化改善了机器人的使 用环境，工业机器人及技术在中国已逐步得到 了政府和企业的重视。随着机器人知识的广泛 普及，人们对于各种机器人的了解与认识逐步 深化，利用机器人技术提升我国工业发展水 平、从制造业大国向强国转变，提高人民生活 质量成为全社会的共识。 2.3 如何解决制约我国工业机器人的因素 一是随着我国经济的快速发展，中国机 器人界要能提供质量稳定可靠，价格适宜的各 类机器人商品,要做到这一点，产业化是提高 质量、降低成本的必由之路，是扩大市场销售 (包括出口)量的前提，而现时，中国机器人的 产业化还有一段路程要走。 二是有关各方(包括主管部门和企业界) 要加深工业机器人对稳定提高工业产品质量和 劳动生产率、快速满足商品更新换代要求的突 出作用的认识。才能有决心在工业机器人这一 高新技术领域采取“高投人高产出”的战略措 施。 三是要解决用好机器人的问题，主管部门 除继续鼓励机器人研制生产单位和用户紧密结
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
工业机器人的应用现状及发展分析 发表时间：2019-07-31T11:01:55.357Z 来源：《中国电业》2019年第07期作者：闫伟 [导读] 在我国各行各业中，智能机器人的推广使得生产制造有着质的飞跃，尤其是在工业领域， 南京长安汽车有限公司，江苏南京211200 摘要：面对我国工业行业一片欣欣向荣的发展光景，现代化科技技术已经代替大部分的传统人力生产线。根据相关调查显示，在汽车制造行业中，大量的使用了自动化技术和人工智能系统，在这种情形下，工业机器人也逐渐问世。其良好的科技技术性能在汽车行业中受到越来越多的广泛关注，其自身优势能够更好的帮助工业生产效率的提升。在目前的产业发展过程中，为了使工业机器人的作用能够更好的发挥出来，相关人员应当了解其应用现状，研究系统中存在的智能性能做，并做出一定的完善更新，从而推动我国工业产业更好的发展。 关键词：工业机器人；应用现状；发展 在我国各行各业中，智能机器人的推广使得生产制造有着质的飞跃，尤其是在工业领域，运用工业机器人能够使生产技术水平得到非常大的提升，对于工业的快速发展有着非常好的可持续性发展作用。本文通过对于工业机器人的应用现状进行分析，在实现机器人更理想应用的同时，介绍了机器人的主要应用范围，旨在为工业发展提供更好的稳定性发展道路。 1工业机器人的应用现状 在所有的工业机器人中，其种类多种多样，光是汽车行业的机器人应用就占有市场的2/3左右。随着中国制造战略的提出，工业机器人的应用领域发展不断扩大的同时，应深入了解其结构，功能在汽车制造中的实际应用情况，这对于汽车行业的稳定发展有着非常重要的影响。下文将介绍几种现代工业汽车生产中的具体应用方法。 1.1焊接机器人的应用 首先在汽车生产制造中所运用到最多的技术为焊接工作。焊接作业作为一种生产中必不可少的环节之一，过去运用人力制造非常耗费工作时间，而目前随着焊接机器人的问世，能够代替人力承担焊接工作，在实际的工业生产中，对于各种类型的焊接工作，其要求范围也不一样，此时的焊接机器人也存在着不同类型的选择，比较常见的有点焊，弧焊和激光机器人等等。在汽车行业制造中，相对于人工焊接而言，焊接机器人能够更好地提高焊接的数量，对于一些难度较大的焊接工作，能够更好地进行掌握处理，在维护高质高效的同时，能够凸显其自动化优势。对于该类机器人而言，操作便捷而不需要过多时间。从前需要很多人力工作的缓解现如今只需要多个机器人来完成，只需要一个管理人员进行日常的维护管理工作既可，这对于企业实现成本有效节约有着非常重要的影响。另外，由于现在人们生活水平的提高，对于汽车的使用质量需求也在不断上涨，汽车制造行业在生产过程中对于产量和质量要求也在不断上涨，此时运用焊接机器人能够更好的完成精细化焊接工作，提高工作能力，具备强感知水平的情况下，提高整体工作效率。 1.2装配机器人的应用 汽车生产中零件的装配人是一项比较繁杂的工程，工作需要耗费很多的劳动力。对于以往的人力装配方式来说，由于人员专业素质和专业水平不同，在技术生产过程中很容易出现人为错误，不仅导致生产效率较低，还会影响后期的生产质量，因此在近几年，该项工作已逐渐被工业机器人取代。对于装配机器人而言，其中涵盖了自动控制，通讯技术和微电子技术，利用一定的光学原理，在实际的生产过程中，研发人员只需要根据流程和程序进行编写输入，在装配工作中进行应用融合。此时机器人能够凸显出高安装精度的效果，在具备很强灵活性的同时，也提高了汽车的整体耐用程度。在一些装配的精细复杂工程点制造时，可以利用装配机器人来安装一些电子零件或者经济，不仅避免汽车生产过程中的设备零件变形或者损坏情况。 1.3检测机器人的应用 工业机器人由于面对的生产环节不同，种类也多种多样，对于各种生产方面的附加功能，检测机器人能够代替特殊岗位上的工作，在一些高危区域，利用机器人进行探测，可以达到人们无法探测到的区域效果。利用探测机器人结合视觉激光测图获取被测部件图像是能够根据云计算模型来获得相应的尺寸，在于理想尺寸进行对比时，可以反应出比较精确的误差信息。此类机器人与传统的坐标测量设备相比，具有更快速，直观的特点，其精准度不仅更高，而且测量的范围较大，能够提高整车的合格率，在改进生产工艺，减少生产误差的同时，为整体制造质量提供了良好的精确度。 1.4机器人喷涂 最后还有一种机器人喷涂，一般在系统中包括了涂胶泵和枪等等。在利用机器人进行车身材料喷涂的同时，机器人能够快速的对于一些焊接和减震的部位进行涂胶工作。此时根据不同的形状和厚度进行涂胶的同时，能够均匀快速地对车身表面进行喷漆。不仅提高了整车的美观程度，也提高了用户的使用感受。 2工业机器人发展趋势 2.1进一步强化柔性制造能力 在我国的柔性制造系统中，工业机器人有着非常广泛的应用范围，在替代人工实行重复性生产制造工作中，虽然仍旧无法依据制造任务和环境进行自主的调整生产，但是在往后的发展过程中，会进一步的提升便捷使用性。在通用平台下进行生产制造时能够使各个方面的需求得到良好的满足。针对目前机器人的应用领域，可以对于重构性和适应性的相关生产技术进行完善研究，可以在智中加入自动导航和安全维护，使得机器人技术得以更好地完善发展。此时能够与柔性制造相结合，体现自身的应用价值。 2.2进一步提升智能化水平 工业机器人应用范围不断扩大的情况下，应当在实际应用中为机器人系统录入人工智能化技术。在实现交互生产时，利用互联网创新功能，在基础上使机器设备和工作人员之间进行更好的紧密联系，此时在生产工作中，人员只需要通过智能化的设备技术来控制机器人在不断发展的大背景下机器人控制系统选择人工智能时，可以通过对虚拟现实技术和传感器融合来实现人机交互，将工业机器人的理想应用和应用价值发挥到最大化。在往后的发展过程中，进一步提升智能化水平，改善工业机器人运行过程中的缺陷，从而推动整个系统的科学运行发展。 2.3工业机器人需进一步提升精度及性能 汽车生产制造行业中需要非常高精准度的生产技术，根据实际生产发展情况，工业机器人在越来越成熟的同时，应当更好地提高其安全稳定性。在往后的发展应用是结合虚拟现实技术和视觉伺服控制，将其更好地提高生产速度。在位置确定和精度稳定控制是通过对于新
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
工业机器人应用技术论文 论文题目：工业机器人论文 编号：
论工业机器人 摘要： 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。机器人一般是由机械本体、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种综合了人和机器的特长、能在三维空间完成各种作业的机电一体化装置。它具有人对环境状态的反应，也有机器可以长时间工作、精确度高、坑恶劣环境的能力，可以用来完成人类无法完成的工作。随着电脑技术、电子产品及生物遗传工程等技术的大踏步的发展，机器人的研发热潮已经从实验室走进了生产流水线，走进了人类的生活。 关键词：机器人组成分类应用 正文： 一、工业机器人的组成 工业机器人一般由机械结构系统、伺服驱动系统、检测装置和控制系统四个基本部分组成。大多数机器人有3~6个运动自由度，其腕部通常有1~3个运动自由度。（一）机械结构系统：即机器人‘‘本体’’，由机身、手臂、手腕和末端执行器四大件组 成。 图1 机器人机械结构系统 1--手部（末端执行器）；2--手腕；3--手臂；4--机身 （二）伺服驱动系统：伺服驱动系统包括动力装置和传动机构，用于使执行机构产生相应的动作。 （三）检测装置：由内部传感器和外部传感器组成，其作用就是获取机器人内部和外部的信息，并把这些信息反馈给控制系统。 （四）控制系统：控制系统按照输入的程序对驱动系统和执行机构发出指令信号
并进行控制，控制系统的任务是根据机器人的作业指令程序以及从传感器反馈回来的信息，支配机器人的执行机构去完成规定的运动和功能。 控制系统有两种分式。一种是集中控制，即机器人的全部控制由一台微型计算机完成。另一种是分散（级）式控制。 二、工业机器人的分类 工业机器人有哪些分类？随着人类对机器人的深入研究，机器人的种类也是五花八门，工业机器人按照不同的分类标准可以分为不同的类别。 （一）按照工业机器人的运动形态分类 直角坐标型工业机器人、圆柱坐标型工业机器人、球坐标型工业机器人、多关节型工业机器人、平面关节型工业机器人和并联型工业机器人。 （二）按照输入信息的分式分类 操作机械手、固定程序工业机器人、可编程型工业机器人、程序控制工业机器人、示教型工业机器人和只能型工业机器人。 （三）按照驱动分式分类 液压型工业机器人、电动型工业机器人、气压型工业机器人。 （四）按照运动轨迹分类 点位型工业机器人、连续轨迹型工业机器人。 三、工业机器人的应用 （一）工业机器人的应用领域 工业机器人的应用领域日渐广泛，经过四十多年的发展，工业机器人已在越来越多的领域得到了广泛的应用。在制造业中，尤其是在汽车产业中，工业机器人得到了广泛的应用。如在毛培制造、机械加工、焊接、热处理、表面涂覆、上下料、装配、检测及仓库堆垛等作业中，机器人已经取代了人工作业。随着机器人向更深更广方向的发展以及机器人智能化水平不断地提高，机器人的应用范围还在不断地扩大，已从汽车制造业推广到看其他制造业，进而推广到诸如采矿机器人、建筑业机器人以及水电维护维修机器人等各种非制造业。此外，在国防军事、医疗卫生、家政服务机器人等均有应用实例。机器人正在为提高人类的生活质量发挥着重要作用。 （二）工业机器人在汽车生产线上的应用 工业机器人在汽车生产线上的工作主要有弧焊、点焊、装配、搬运、喷漆、检测、码垛、研磨抛光和激光加工等复杂的作业。在汽车生产的车身生产中，大量的压铸、焊接、检测等工作，由于制造汽车车身的工作量大，危险性高，因此都是由工业机器人参与和完成。 1、焊接机器人在汽车底盘焊接中的应用 国内生产的桑塔纳、帕萨特、别克、赛欧、波罗等品牌轿车的后轿、副车架、摇臂、悬架、减震器等底盘零件大都是以MIG焊接工艺为主的受力安全零件。主要构件采用冲压焊接，板厚平均为1.5~4mm，焊接主要以搭接、角接头形式为主，焊接质量要求非常高，质量影响轿车的安全性能。 焊接机器人适合于多品种、高质量的生产方式，目前已经广泛应用于汽车制造业。汽车底盘、座椅骨架、导轨、消声器以及液力变矩器等焊接件的生产均使