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柔性智能制造装备先行者---工业机器人

来源: 时间:2013-08-07 08:55:44 次数:

 

工业机器人 

                          ---柔性智能制造装备先行者    

    智能制造渊于人工智能的研究。一般认为智能是知识和智力的总和,前者是智能的基础,后者是指获取和运用知识求解的能力。人工智能就是用人工方法在计算机上实现的智能。近半个世纪特别是近20年来,随着产品性能的完善化及其结构的复杂化、精细化,以及功能的多样化,促使产品所包含的设计信息和工艺信息量猛增,随之生产线和生产设备内部的信息流量增加,制造过程和管理工作的信息量也必然剧增,因而促使制造技术发展的热点与前沿,转向了提高制造系统对于增长的制造信息处理的能力、效率及规模上。目前,先进的制造设备离开了信息的输入就无法运转,柔性制造系统(FMS)一旦被切断信息来源就会立刻停止工作。专家认为,制造系统正在由原先的能量驱动型转变为信息驱动型,这就要求制造系统不但要具备柔性,而且还要表现出智能,否则是难以处理如此大量而复杂的信息工作量的。其次,瞬息万变的市场需求和激烈竞争的复杂环境,也要求制造系统表现出更高的灵活、敏捷和智能。因此,柔性智能制造装备越来越受到高度的重视。

   

   智能制造装备是具有感知、分析、推理、决策、控制功能的制造装备,它是先进制造技术、信息技术和智能技术的集成和深度融合。而所谓的柔性则是指能适应生产场地、制造对象、生产模式的改变而改变的能力;随着人工智能的发展和人工生产成本不断上升,智能制造装备需求越来越大; 十二五规划重点着墨高端装备制造,自动化需求催生工业机器人市场高速增长。高端装备制造作为十二五规划七大战略产业之一,将会在未来5年加速产业升级与结构调整,对制造自动化会产生强烈需求,工业机器人市场将高速成长。

   

   工业机器人是自动执行工作的机器装置,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。工业机器人按执行机构运动的控制机能,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,主要有焊接机器人和喷涂机器人。

  

  

  图1 焊接机器人 

   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,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。

  

 

图2 点胶机器人

   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。


    

 图3 视觉机器人  

   移动机器人是工业机器人的一种类型,具有计算机控制,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、卷烟、医疗、造纸等行业的柔性搬运、传输等功能,其典型产品:AGV(自动导航小车)。


   

 图4 AGV小车   

   我国工业机器人起步于70年代初,其发展过程大致可分为三个阶段:70年代的萌芽期;80年代的开发期;90年代的实用化期。而今经过20多年的发展已经初具规模。目前我国已生产出部分机器人关键元器件,开发出弧焊、点焊、码垛、装配、搬运、注塑、冲压、喷漆等工业机器人。一批国产工业机器人已服务于国内诸多企业的生产线上;一批机器人技术的研究人才也涌现出来。一些相关科研机构和企业已掌握了工业机器人操作机的优化设计制造技术;工业机器人控制、驱动系统的硬件设计技术;机器人软件的设计和编程技术;运动学和轨迹规划技术;弧焊、点焊及大型机器人自动生产线与周边配套设备的开发和制备技术等。某些关键技术已达到或接近世界水平。工业机器人被广泛应用于汽车、电子以及化工领域。在中国,有50%的工业机器人应用于汽车制造业,其中超过半数为焊接机器人;在发达国家,汽车业机器人占到了工业机器人总量的53%。国际机器人工业联合会(IFR)预测,2014年中国将成为全球大工业机器人市场,销量为3.5万部,比2011年增长约60%,占全球总销量17%。基于劳动力成本和职业风险控制等方面的考量,一些特殊岗位机器人取代工人也是大势所趋。

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