工业机器人答辩--陈樵

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工业机器人的研究进展陈樵 094173803 宁波大学科学技术学院 09机械(1)班

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大纲

什么是工业机器人？ 工业机器人的产生 工业机器人的构造与分类 机器人的实际应用 工业机器人带来的效益 国内工业机器人市场 我国机器人技术应用研究进展及发展趋势

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什么是工业机器人？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。多样化的工业机器人

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工业机器人的产生1920年捷克作家卡雷尔· 查培克在其剧本《罗萨姆的万能机器 人》中最早使用机器人一词，剧中机器人“Robot”这个词的本意 是苦力，即剧作家笔下的一个具有人的外表，特征和功能的机器， 是一种人造的劳力。它是最早的工业机器人设想。 1954年美国戴沃尔最早提出了工业机器人的概念，并申请 了专利。该专利的要点是借助伺服技术控制机器人的关节，利用 人手对机器人进行动作示教，机器人能实现动作的记录和再现。 这就是所谓的示教再现机器人。 之后，美国橡树岭国家实验室 开始研究能搬运核原料的遥控操纵机械手，这是一种主从型控制 系统，主机械手的运动。系统中加入力反馈，可使操作者获知施 加力的大小，主从机械手之间有防护墙隔开，操作者可通过观察 窗或闭路电视对从机械手操作机进行有效的监视，主从机械手系 统的出现为机器人的产生为近代机器人的设计与制造作了铺垫。 现有的机器人差不多都采用这种控制方式。1959年第一台工 业机器人在美国诞生，开创了机器人发展的新纪元。

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工业机器人的构造与分类

构造 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

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分类 工业机器人在实际应用中有： 移动机器人、点焊机器人、弧焊机器人、 激光加工机器人、真空机器人、洁净机器 人。

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机器人的实际应用移动机器人(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。

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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。

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弧焊机器人用于进行自动弧焊的工业 机器人。弧焊机器人的组成和 原理与点焊机器人基本相同， 一般的弧焊机器人是由示教盒、 控制盘、机器人本体及自动送 丝装置、焊接电源等部分组成。 可以在计算机的控制下实现连 续轨迹控制和点位控制。还可 以利用直线插补和圆弧插补功 能焊接由直线及圆弧所组成的 空间焊缝。弧焊机器人主要有 熔化极焊接作业和非熔化极焊 接作业两种类型，具有可长期 进行焊接作业、保证焊接作业 的高生产率、高质量和高稳定 性等特点。随着技术的发展， 弧焊机器人人正向着智能化的 方向发展。

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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。

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真空机器人真空机器人是一种在 真空环境下工作的机器人， 主要应用于半导体工业中， 实现晶圆 在真空腔室内的 传输。真空机械手难进口、 受限制、用量大、通用性 强，其成为制约了半导体 装备整机的研发进度和整 机产品竞争力的关键部件。 而且国外对中国买家严加 审查，归属于禁运产品目 录，真空机械手已成为严 重制约我国半导体设备整 机装备制造的“卡脖子” 问题。直驱型真空机器人 技术属于原始创新技术。

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洁净机器人洁净机器人是一 种在洁净环境中使 用的工业机器人。 随着生产技术水平 不断提高，其对生 产环境的要求也日 益苛刻，很多现代 工业产品生产都要 求在洁净环境进行， 洁净机器人是洁净 环境下生产需要的 关键设备。

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工业机器人带来的效益使用工业机器人可以降低废品率和产品成本，提高了机床的利用 率，降低了工人误操作带来的残次零件风险等，其带来的一系列效益 也是十分

明显的，例如减少人工用量、减少机床损耗、加快技术创新 速度、提高企业竞争力等。机器人具有执行各种任务特别是高危任务 的能力，平均故障间隔期达60000小时以上，比传统的自动化工艺更 加先进。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。 在面临全球性竞争的形势下，制造商们正在利用工业机器人技术 来帮助生产价格合理的优质产品。一个公司想要获得一个或多个竞争 优势，实现机器人自动化生产将是推动业务发展的有效手段。

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工业机器人市场

工业机器人的需求情况包装业、食品业、机械装备业等新兴应用领域目前已 呈现全球性技术革新的发展趋势。与此同时，机器人技术 的不断更新，如新型的人与机器人之间的交互式控制以及 安全系统、机器人感应科技系统以及机器人视觉应用系统 等产品的推出，满足了用户更高、更广泛的需求，推动了 机器人装备量的上升。 随着新兴应用领域的不断发展及传统汽车产业的需求， 预计自2009年起全球工业机器人年产量将以年均百分之四 点一速度增长，至2011年将达到年产量134,100台的水平。

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全球每年机器人新投入使用的数量