小型工业机器人的计划情况与前景

工业机器人、机械手正在进步前辈制造技巧范畴中扮演着极其重要的脚色，是远几十年开展起来的一种高科技自动化出产设备，是一种能自动化定位节制并可从头编程序以更改的多功能机械，它有多个自由度，可用去搬运物体以实现正在各个分歧环境中工作。工业机械手的是工业机器人的一个紧张分支。它的特色是可经由过程编程去实现各类预期的功课使命，正在机关跟机能上兼有人跟机械各自的优点，特别表现了人的智能跟适应性。机械手功课的准确性跟各类情况中实现功课的才能，正在国民经济各范畴有着广漠的发展前景。机械手技巧波及到力学、机械学、电气液压技巧、自动控制技术、传感器技巧跟计算机技术等迷信范畴，是一门跨学科综合技巧。

1国内外计划情况

1.1机器人范畴

机器人技巧与信息技术一样，正在强化产业竞争力方面是极为重要的策略技巧范畴。机器人是进步前辈制造技巧跟自动化配备的典范代表，是天然机械的“最终”情势。它波及到机器、电子、自动控制、计算机、人工智能、传感器、通信与收集等多个学科跟范畴，是多种高新技术开展结果的综合集成，是以它的开展与浩繁学科开展密切相关。一方面，机器人正在制造业使用的规模愈来愈广漠，其标准化、模块化、网络化跟智能化的水平也愈来愈下，功用愈来愈强，并向着成套技巧跟配备的标的目的开展;另一方面，机器人向着非制造业使用开展和微小型标的目的开展，并将效劳于人类举止的各个领域。整体趋向是，从广义的机器人观点向狭义的机器人技巧观点转移，从工业机器人产业向解决方案营业的机器人技术产业开展。机器人技巧的内在已变成“灵巧使用机器人技巧的、存在正在真世界举措功用的智能化体系”。

工业机器人由操作机(机器本体)、控制器、伺服驱动体系跟检测传感安装构工成，是一种仿人操纵、自动控制、可反复编程、能正在三维空间实现各类功课的电机一体化自动化出产设备。特殊得当于多种类、变批量的柔性出产。它对不变、进步产品质量，进步出产服从，改良休息前提跟产物的快捷更新换代起着非常紧张的作用。

机器人并不是正在简略意思上取代人工的休息，而是综合了人的专长跟机械专长的一种拟人的电子机械安装，既有人对情况形态的快速反应跟分析判断才能，又有机械可长时间连续事情、精确度下、抗卑劣情况的才能，从某种意义上道它也是机械的退化进程产品，它是工业和非产业界的紧张出产跟服务性设备，也是进步前辈制造技巧范畴不成短少的自动化设备.

1.2机械手范畴

工业机械手是远几十年开展起来的一种高科技自动化出产设备。工业机械手的是工业机器人的一个紧张分支。它的特色是可经由过程编程去实现各类预期的功课使命，正在机关跟机能上兼有人跟机械各自的优点，特别表现了人的智能跟适应性。机械手功课的准确性跟各类情况中实现功课的才能，正在国民经济各范畴有着广漠的发展前景。机械手技巧波及到力学、机械学、电气液压技巧、自动控制技术、传感器技巧跟计算机技术等迷信范畴，是一门跨学科综合技巧。

2工业机器人的研讨趋向

现阶段，外洋机器人技巧正在向智能机械跟智能体系的标的目的开展，其现状及发展趋势次要表现正在以下几个方面：

(1)工业机器人机能不休进步(高速度、高精度、高可靠性、便于操纵跟维修)，而单机价钱不休降低，均匀单机价钱从91年的10.3万美元降至97年的6.5万美元。

(2)机器布局向模块化、可重构化发展。例如枢纽模块中的伺服电机、减速机、检测体系三位一体化;由枢纽模块、连杆模块用重组方法机关机器人整机;外洋已有模块化拆卸机器人产物问市。

(3)工业机器人控制系统向基于PC机的开放型控制器标的目的开展，便于标准化、网络化;器件集成度进步，控制柜日见玲珑，且采取模块化布局;大大提高了体系的可靠性、易操作性跟可维修性。

(4)虚拟现实技巧正在机器人中的作用已从仿真、预演开展到用于进程节制，如使遥控机器人操作者发生置身于远端功课情况中的感到去支配机器人。

(5)机器人化机器起头鼓起。从94年美国开辟出“虚构轴机床”以来，这类新型安装已成为国际研讨的热点之一，纷繁摸索开拓其实际使用的范畴。

3有关工业机械手的计划技巧

3.1机器人机构技巧

现阶段曾经开辟出了多种类型机器人机构，运动自由度从3自由度到7或8自由度没有等，其布局有串连、并联及垂直枢纽跟立体枢纽多种。现阶段研讨重点是机器人新的布局、功用及可实现性，其目标是使机械功用更强、柔性更大、知足分歧目标的需要。此外研讨机器人一些新的计划方式，摸索新的高强度轻质资料，进一步提高负载/自重比。同时机器人机构向着模块化、可重构标的目的开展。

3.2机器人控制技术

现已实现了机器人的齐数字化节制，控制能力可达21轴的调和运动节制;基于传感器的控制技术已取得了重大进展。现阶段重点研讨开放式、模块化控制系统，人机界面加倍友爱，存在优越的语言及图形

3.3数字伺服驱动技巧

机器人曾经实现了齐数字交换伺服驱动节制，相对地位反应。现阶段正研讨利用计算机技巧，摸索高效的节制驱动算法，进步体系的响应速度跟控制精度;同时应用现场总线(PROFIBUS)技巧，实现的分布式节制。

3.4多传感体系技巧

为进一步提高机器人的智能跟适应性，多种传感器的使用是其问题办理的要害。现阶段视觉传感器、激光传感器等已正在机器人中胜利使用。下一步的研讨热点集合正在无效可行的(特殊是正在非线性及非安稳非正态分布的情况下)多传感器融会算法，和办理传感体系的实用化问题。

3.5机器人使用技巧

机器人使用技巧次要包罗机器人事情情况的优化计划跟智能功课。优化计划次要应用各类进步前辈的计算机手腕，实现计划的动态分析跟仿真，进步计划服从跟优化。智能功课则是应用传感器技巧跟节制方式，实现机器人功课的高度柔性跟对情况的适应性，同时降低操纵职员介入的复杂性。现阶段，机器人的功课次要靠人的介入实现示教，缺乏自我学习跟自我完善的才能。这方面的研讨事情刚刚开始。

3.6机器人网络化技巧

网络化使机器人由自力的体系向群体体系开展，使远距离操纵监控、保护及遥控脑型工场成为能够，这是机器人技巧开展的一个里程碑。现阶段，机器人仅仅实现了简略的网络通讯跟节制，网络化机器人是现阶段机器人研讨中的热点之一。

3.7机器人灵活化跟智能化开展

机器人布局愈来愈灵活，控制系统越来越小，其智能也愈来愈下，并正朝着一体化标的目的开展。

3.8工业机器人的技巧发展趋势

机器人是最典范的电机一体化配备，技巧附加值很下，使用规模很广，作为进步前辈制造业的支持技巧跟信息化社会的新兴产业，将对将来出产跟社会开展起愈来愈紧张的作用。从近几年世界机器人推出的产物来看，工业机器人技巧正在向智能机械跟智能体系的标的目的开展，其发展趋势次要为布局的模块化跟可重构化，控制技术的开放化、PC化跟网络化，伺服驱动技巧的数字化跟分散化，多传感器融会技巧的实用化，事情情况计划的优化跟功课的柔性化，和体系的网络化跟智能化等方面。

4新兴技巧正在机器人上的使用

4.1微机正在机器人上的使用

微操作系统作为MEMS研讨范畴的一个紧张分支遭到各发达国家的高度重视，纷繁投入大批资金停止微操作机器人体系的研讨，现已研制出多种各具特色的微操作机器人试验样机体系。大多数工业机器人是依照给定的顺序做简略反复的举措(如焊接、拆卸、搬运等)，没有须要太强的智能。而关于微操作机器人来讲，环境便有很大分歧。由于被操纵工具非常细小，操纵职员没有能够非常清晰它们的正确地位，何况外界情况的变更使得它们的绝对地位不定，微观世界里的物理轨则及力学特性与宏观世界也天差地别，那便要求机器人有很强的自动识别才能跟决议计划才能。

4.2蓝牙正在机器人上的使用

机器人智能技巧中最为紧张的相关范畴是机器人的多感到体系跟多传感信息的集成与融会。蓝牙技巧是用于替换电缆或连线的短距离无线通信技巧。机器人收罗旌旗灯号可以经由过程正在智能机器人上装置一个带有蓝牙模块的探测器作为吸收设备去实现各类分歧通信协议之间的转换跟信息同享和同内部通讯之间的数据交换功用，同时借担任对各个从设备的经管跟节制。

5我国工业机器人的发展前景

有人认为，使用机器人只是为了节俭劳动力，而我国劳动力资源丰硕，开展机器人没有必然合乎我国国情。这是一种误会。正在我国，社会主义轨制的优越性决意了机器人可能充分发挥其所长。它不只能为我国的经济扶植带来高度的生产力跟极大的经济效益，并且将为我国的宇宙开辟、大陆开辟、核能应用等新兴范畴的开展做出杰出的奉献。

我国机器人学研讨起步较晚，但先进较快，曾经正在工业机器人、特种机器人跟智能机器人各个方面区的了较着的造诣。近年来我国的机器人自动化技巧也取得了长足的开展，可是与世界发达国家比拟，另有必然的差异，如可靠性低于外洋产物;机器人使用工程起步较晚，应用领域窄，生产线体系技巧与外洋比有差异。我国现阶段处置机器人研发跟使用工程的单元绝对较少，工业机器人的拥有量远远不克不及知足需求量，长时间大批依赖从外洋引进。

我国的工业机器人从80年月“七五”科技攻关起头起步，正在国度的撑持下，经由过程“七五”、“八五”科技攻关，现阶段已根本把握了机器人操作机的计划制造技巧、控制系统硬件跟软件设计技巧、运动学跟轨迹计划技巧，出产了部门机器人要害元器件，开辟出喷漆、弧焊、点焊、拆卸、搬运等机器人;此中有130多台套喷漆机器人正在二十余家企业的远30条自动喷漆生产线(站)上取得范围使用，弧焊机器人已使用正在汽车制造厂的焊装线上。但总的来看，我国的工业机器人技巧及其工程使用的程度跟外洋比另有必然的距离，如：可靠性低于外洋产物;机器人使用工程起步较晚，应用领域窄，生产线体系技巧与外洋比有差异;正在使用范围上，我国已装置的国产工业机器人约200台，约占寰球已装置台数的万分之四。以上缘故原由次要是不造成机器人产业。以后我国的机器人出产皆是应用户的要求，“一客户，一次从头计划”，种类规格多、批量小、零部件通用化水平低、供货周期长、本钱也没有低，并且质量、可靠性没有不变。是以迫切需要办理产业化后期的关键技术，对产物停止全面规划，搞好系列化、通用化、模化计划，踊跃促进产业化历程。