理论教育 概述工业机器人的应用领域

概述工业机器人的应用领域

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:工业机器人是一种对生产条件和生产环境适应性与灵活性很强的柔性自动化设备,特别适合于多品种、变批量的柔性生产。目前全世界已拥有100多万台工业机器人。在当代工业技术革命中,工业生产日益向柔性自动化方向发展,工业机器人技术已成为现代工业技术革命中的一个重要组成部分。工业机器人技术的发展必将对社会经济和生产力的发展产生更加深远的影响。工业机械手是工业机器人的一个重要分支。

概述工业机器人的应用领域

自从20世纪60年代初世界第一台机器人在美国问世以后,近半个世纪来机器人技术发展非常迅速,其首先被用于工业生产,且得到了广泛的应用。机器人技术是一种综合了计算机、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且应用日益广泛的领域。机器人应用水平,是一个国家工业自动化水平的重要标志。

工业机器人是一种对生产条件和生产环境适应性与灵活性很强的柔性自动化设备,特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定提高产品品质、提高生产效率和改善劳动条件起着十分重要的作用。由于机器人是一种能适应产品迅速更新换代的柔性自动化设备,所以它的应用大大缩短了新产品的换产周期,从而提高了产品的市场竞争力。目前全世界已拥有100多万台工业机器人。在当代工业技术革命中,工业生产日益向柔性自动化方向发展,工业机器人技术已成为现代工业技术革命中的一个重要组成部分。许多国家都已将机器人技术列入高技术发展计划。工业机器人技术的发展必将对社会经济和生产力的发展产生更加深远的影响。

当代工业机器人技术的发展,一方面表现在工业机器人应用领域的扩大和机器人种类的增多,另一方面表现在机器人性能的不断提高和向智能化发展。前者是指应用领域的横向拓宽,后者是指在性能和水平上的纵向提高。机器人应用领域的拓宽和性能水平的提高,二者相辅相成、相互促进。应用领域的扩大对机器人不断提出新的要求,推动机器人技术水平的提高;反过来机器人性能与智能水平的提高,又使机器人扩大应用领域成为可能。

第一代示教再现型机器人,在生产中已得到广泛的应用。示教再现型机器人可以按照示教程序重复工作,但由于它对外界环境的变化没有感知功能,不能根据外界环境变化而改变自身的运动功能和作业能力。因此,在复杂多变的作业环境下,这种示教再现型机器人,显然就不能胜任工作了。

第二代具有感知功能的机器人,通过传感器系统(如视觉、触觉等)可以及时地了解到外界环境的变化,并根据外界的变化,对机器人的运动进行实时的修正。这种感知功能不仅能从环境中获取和处理多种信息,而且还能通过这些信息去识别和理解环境的变化。因此,这种具有感知功能的第二代机器人,可以完成如视觉引导、零件装配、打毛刺、曲面和焊缝跟踪等更为复杂的任务。

第三代智能机器人不仅具有感知功能,而且还要具有一定的决策规划的能力。当机器人要在复杂的未知环境中,从事不可预料的工作任务时,就要求机器人不仅具有视觉和触觉等感知功能,而且还要有能自主地决定行动的能力。智能机器人应具有三个基本功能,即任务理解、环境理解和行动规划功能。智能机器人通过任务理解功能得到作业任务和行动目标,并且根据环境理解功能获得关于环境初始条件及环境变化的信息,通过行动规划功能自主地决策出达到目标的最优行动方案。(www.daowen.com)

但是,目前机器人做到完全自主还是十分困难的,因为尚有许多相关技术还达不到要求。虽然世界上有许多科学家多年来一直致力于创造出能完全自主行动的智能机器人,但由于许多关键技术不过关,所以这一愿望至今尚未能完全实现。当前机器人向智能化发展的更为现实的出路是:在机器人向智能化方向发展的过程中,目前尚不能完全离开人的干预和摒弃人的作用。由于技术上的原因,当某项自主功能目前机器人尚不能做到的时候,可先通过人的参与,由人来实现,即发挥人和机器人各自的特长,建立一个人机交互的遥控自主或局部自主的智能机器人系统。

工业机械手是工业机器人的一个重要分支。工业机械手又称通用自动机械手,是一种“独立”的自动机械手。工业机械手在应用机械制造的多种工艺中代替人工,成为机械加工人员所需掌握的生产工具。各种类型机械手是自动化生产中必不可少的重要设备。尤其是在危险场合,在严重威胁人们安全和健康的环境下,采用机械手代替人,具有十分重要的意义,因而广泛应用于机械制造、冶金电子、轻工和原子能等部门。它有多个自由度,可用来搬运物体以完成在各个不同环境中工作。

机械手的特点是可通过编程来完成各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。机械手技术涉及到力学、机械学、电气液压技术、自动控制技术、传感器技术和计算机技术等科学领域,是一门跨学科综合技术。

机械手通常采用专用控制器和通用控制器两种,虽然专用控制器的专用性强、程序语言严谨,但是价格高、维护较困难;而采用如PLC等通用控制器,具有程序修改简便,模块通用性强,标准化程度高,系统开发成本较低等特点,应用前景较广阔。

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