工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展史及標(biāo)準(zhǔn)大盤(pán)點(diǎn)

從1920年，"Robot"這個(gè)詞被捷克劇作家創(chuàng)造出來(lái)，到現(xiàn)在機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展了近百年，從最初的單純用于搬運(yùn)的工業(yè)機(jī)器人，到第二代具有視覺(jué)傳感器以及信息處理技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人，再到目前正在研究的"智能機(jī)器人"，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用日新月異，在工業(yè)生產(chǎn)中已被大量采用。

工業(yè)機(jī)器人發(fā)展史

從1920年，"Robot"這個(gè)詞被捷克劇作家創(chuàng)造出來(lái)，到現(xiàn)在機(jī)器人已經(jīng)發(fā)展了近百年，從最初的單純用于搬運(yùn)的工業(yè)機(jī)器人，到第二代具有視覺(jué)傳感器以及信息處理技術(shù)的工業(yè)機(jī)器人，再到目前正在研究的"智能機(jī)器人"，工業(yè)機(jī)器人的發(fā)展及應(yīng)用日新月異，在工業(yè)生產(chǎn)中已被大量采用。

磨拋加工機(jī)器人

“磨拋加工機(jī)器人主要應(yīng)用于航空、航海、核電葉片磨拋，采用機(jī)器人持砂帶在葉片表面磨拋，采用柔性接觸、視覺(jué)定位的方式減小磨拋缺陷。

與人工磨拋相比，具有加工時(shí)間短，型面精度高，表面粗糙度小，加工一致性好的特點(diǎn)。能適應(yīng)大負(fù)載，惡劣的工作環(huán)境，精度要求高。”

焊接機(jī)器人

“弧焊機(jī)器人主要應(yīng)用于各類(lèi)汽車(chē)零部件的焊接生產(chǎn)，主要有熔化極焊接作業(yè)和非熔化極焊接作業(yè)兩種類(lèi)型。

在該領(lǐng)域，國(guó)際大型工業(yè)機(jī)器人生產(chǎn)企業(yè)主要以向成套裝備供應(yīng)商提供單元產(chǎn)品為主。應(yīng)用特點(diǎn)：要求快速平穩(wěn)移動(dòng)，定位精度要求較高。”

激光加工機(jī)器人

“激光加工機(jī)器人是將機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用于激光加工中，通過(guò)高精度工業(yè)機(jī)器人實(shí)現(xiàn)更加柔性的激光加工作業(yè)。

通過(guò)對(duì)加工工件的自動(dòng)檢測(cè)，產(chǎn)生加工件的模型，繼而生成加工曲線，也可以利用CAD數(shù)據(jù)直接加工?？捎糜诠ぜ募す獗砻嫣幚怼⒋蚩?、焊接和模具修復(fù)等。精度要求較高。”

真空機(jī)器人

“真空機(jī)器人是一種在真空環(huán)境下工作的機(jī)器人，主要應(yīng)用于半導(dǎo)體工業(yè)中，實(shí)現(xiàn)晶圓在真空腔室內(nèi)的傳輸。

真空機(jī)械手難進(jìn)口、受限制、用量大、通用性強(qiáng)，其成為制約了半導(dǎo)體裝備整機(jī)的研發(fā)進(jìn)度和整機(jī)產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵部件。精度要求較高。”

噴涂機(jī)器人

“噴漆機(jī)器人一般采用液壓驅(qū)動(dòng)，具有動(dòng)作速度快、防爆性能好等特點(diǎn)，可通過(guò)手把手示教或點(diǎn)位示數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)示教。噴漆機(jī)器人廣泛用于汽車(chē)、儀表、電器、搪瓷等工藝生產(chǎn)部門(mén)。噴涂機(jī)器人所處。”

搬運(yùn)機(jī)器人

“搬運(yùn)機(jī)器人由計(jì)算機(jī)控制，具有移動(dòng)、自動(dòng)導(dǎo)航、多傳感器控制、網(wǎng)絡(luò)交互等功能，它可廣泛應(yīng)用于各行業(yè)的柔性搬運(yùn)、傳輸?shù)裙δ埽灿糜谧詣?dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)、柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng);

同時(shí)可在車(chē)站、機(jī)場(chǎng)、郵局的物品分撿中作為運(yùn)輸工具。其負(fù)載量大，沒(méi)有嚴(yán)格精度要求。”

工業(yè)機(jī)器人性能評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)

工作空間

工作空間是指機(jī)器人臂桿的特定部位在一定條件下所能到達(dá)空間的位置集合。工作空間的性狀和大小反映了機(jī)器人工作能力的大小。

運(yùn)動(dòng)自由度

運(yùn)動(dòng)自由度是指機(jī)器人操作機(jī)在空間運(yùn)動(dòng)所需的變量數(shù)，用以表示機(jī)器人動(dòng)作靈活程度的參數(shù)，一般是以沿軸線移動(dòng)和繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目來(lái)表示。

自由物體在空間自六個(gè)自由度(三個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度和三個(gè)移動(dòng)自由度)。工業(yè)機(jī)器人往往是個(gè)開(kāi)式連桿系，每個(gè)關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)副只有一個(gè)自由度，因此通常機(jī)器人的自由度數(shù)目就等于其關(guān)節(jié)數(shù)。機(jī)器人的自由度數(shù)目越多，功能就越強(qiáng)。

有效負(fù)載

有效負(fù)載是指機(jī)器人操作機(jī)在工作時(shí)臂端可能搬運(yùn)的物體重量或所能承受的力或力矩，用以表示操作機(jī)的負(fù)荷能力。

機(jī)器人在不同位姿時(shí)，允許的最大可搬運(yùn)質(zhì)量是不同的，因此機(jī)器人的額定可搬運(yùn)質(zhì)量是指其臂桿在工作空間中任意位姿時(shí)腕關(guān)節(jié)端部都能搬運(yùn)的最大質(zhì)量。

運(yùn)動(dòng)精度

機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)的精度主要涉及位姿精度、重復(fù)位姿精度、軌跡精度、重復(fù)軌跡精度等。

位姿精度是指指令位姿和從同一方向接近該指令位姿時(shí)的實(shí)到位姿中心之間的偏差。重復(fù)位姿精度是指對(duì)同指令位姿從同一方向重復(fù)響應(yīng)n次后實(shí)到位姿的不一致程度。

軌跡精度是指機(jī)器人機(jī)械接口從同一方向n次跟隨指令軌跡的接近程度。軌跡重復(fù)精度是指對(duì)一給定軌跡在同方向跟隨n次后實(shí)到軌跡之間的不一致程度。

運(yùn)動(dòng)特性

速度和加速度是表明機(jī)器人運(yùn)動(dòng)特性的主要指標(biāo)。在機(jī)器人說(shuō)明書(shū)中，通常提供了主要運(yùn)動(dòng)自由度的最大穩(wěn)定速度，但在實(shí)際應(yīng)用中單純考慮最大穩(wěn)定速度是不夠的，還應(yīng)注意其最大允許加速度。

動(dòng)態(tài)特性

動(dòng)態(tài)特性結(jié)構(gòu)參數(shù)主要包括質(zhì)量、慣性矩、剛度、阻尼系數(shù)、固有頻率和振動(dòng)模態(tài)。

工業(yè)機(jī)器人全方位解讀

我國(guó)的工業(yè)機(jī)器人現(xiàn)狀

工業(yè)機(jī)器人能在中國(guó)市場(chǎng)異軍突起：

首先是因?yàn)樵诔杀旧?，機(jī)器人通常僅為人工成本的四分之一;

其次，機(jī)器人在質(zhì)量、效率、管理等方面還能帶來(lái)很多新的附加值。

所以，在機(jī)器人技術(shù)快速提升、價(jià)格大幅下降、人工短缺、人力成本上升等因素的綜合作用下，中國(guó)的工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)正處于一個(gè)井噴時(shí)代。

工業(yè)機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)

工業(yè)機(jī)器人由3大部分6個(gè)子系統(tǒng)組成。3大部分是機(jī)械部分、傳感部分和控制部分。6個(gè)子系統(tǒng)可分為機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、感知系統(tǒng)、機(jī)器人-環(huán)境交互系統(tǒng)、人機(jī)交互系統(tǒng)和控制系統(tǒng)。

機(jī)器人關(guān)鍵基礎(chǔ)部件主要分成以下三部分：高精度減速機(jī)，高性能交直流伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器，高性能控制器等。機(jī)器人性能指標(biāo)主要有工作空間、自由度、有效負(fù)載、運(yùn)動(dòng)精度、運(yùn)動(dòng)特性、動(dòng)態(tài)特性等。

工業(yè)機(jī)器人面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)

雖然機(jī)器人技術(shù)在近幾年取得了非常大的進(jìn)步，但我們要清醒地看到中國(guó)工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的巨大挑戰(zhàn)。

由于關(guān)鍵零部件受?chē)?guó)外技術(shù)壟斷，國(guó)產(chǎn)機(jī)器人并不具備顯著成本優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，大量機(jī)器人的生產(chǎn)廠商存在低端鎖定的風(fēng)險(xiǎn)。另外，機(jī)器人研發(fā)、制造與應(yīng)用之間缺乏有效銜接。