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HAHA^_^ 2013-11-21 16:21

工業(yè)機(jī)器人技術(shù)詳解

一、技術(shù)概述 :y_] JL;w  
  工業(yè)機(jī)器人由操作機(jī)(機(jī)械本體)、控制器、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和檢測傳感裝置構(gòu)成,是一種仿人操作、自動控制、可重復(fù)編程、能在三維空間完成各種作業(yè)的機(jī)電一體化自動化生產(chǎn)設(shè)備。特別適合于多品種、變批量的柔性生產(chǎn)。它對穩(wěn)定、提高產(chǎn)品質(zhì)量,提高生產(chǎn)效率,改善勞動條件和產(chǎn)品的快速更新?lián)Q代起著十分重要的作用。 6ywO L'OBM  
  機(jī)器人技術(shù)是綜合了計算機(jī)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息和傳感技術(shù)、人工智能、仿生學(xué)等多學(xué)科而形成的高新技術(shù),是當(dāng)代研究十分活躍,應(yīng)用日益廣泛的領(lǐng)域。機(jī)器人應(yīng)用情況,是一個國家工業(yè)自動化水平的重要標(biāo)志。 nM99AW  
  機(jī)器人并不是在簡單意義上代替人工的勞動,而是綜合了人的特長和機(jī)器特長的一種擬人的電子機(jī)械裝置,既有人對環(huán)境狀態(tài)的快速反應(yīng)和分析判斷能力,又有機(jī)器可長時間持續(xù)工作、精確度高、抗惡劣環(huán)境的能力,從某種意義上說它也是機(jī)器的進(jìn)化過程產(chǎn)物,它是工業(yè)以及非產(chǎn)業(yè)界的重要生產(chǎn)和服務(wù)性設(shè)備,也是先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的自動化設(shè)備。 )6px5Vwz  
二、現(xiàn)狀及國內(nèi)外發(fā)展趨勢 }%0X7'  
  國外機(jī)器人領(lǐng)域發(fā)展近幾年有如下幾個趨勢: k#8E9/ t@  
  1.工業(yè)機(jī)器人性能不斷提高(高速度、高精度、高可靠性、便于操作和維修),而單機(jī)價格不斷下降,平均單機(jī)價格從91年的10.3萬美元降至97年的6.5萬美元。 (Hs,Tj  
  2.機(jī)械結(jié)構(gòu)向模塊化、可重構(gòu)化發(fā)展。例如關(guān)節(jié)模塊中的伺服電機(jī)、減速機(jī)、檢測系統(tǒng)三位一體化;由關(guān)節(jié)模塊、連桿模塊用重組方式構(gòu)造機(jī)器人整機(jī);國外已有模塊化裝配機(jī)器人產(chǎn)品問市。 LK>;\BRe?  
  3.工業(yè)機(jī)器人控制系統(tǒng)向基于PC機(jī)的開放型控制器方向發(fā)展,便于標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化;器件集成度提高,控制柜日見小巧,且采用模塊化結(jié)構(gòu);大大提高了系統(tǒng)的可靠性、易操作性和可維修性。 i\o * =+{r  
  4.機(jī)器人中的傳感器作用日益重要,除采用傳統(tǒng)的位置、速度、加速度等傳感器外,裝配、焊接機(jī)器人還應(yīng)用了視覺、力覺等傳感器,而遙控機(jī)器人則采用視覺、聲覺、力覺、觸覺等多傳感器的融合技術(shù)來進(jìn)行環(huán)境建模及決策控制;多傳感器融合配置技術(shù)在產(chǎn)品化系統(tǒng)中已有成熟應(yīng)用。 `9|Uu#x  
  5.虛擬現(xiàn)實技術(shù)在機(jī)器人中的作用已從仿真、預(yù)演發(fā)展到用于過程控制,如使遙控機(jī)器人操作者產(chǎn)生置身于遠(yuǎn)端作業(yè)環(huán)境中的感覺來操縱機(jī)器人。 }8`>n4  
  6.當(dāng)代遙控機(jī)器人系統(tǒng)的發(fā)展特點不是追求全自治系統(tǒng),而是致力于操作者與機(jī)器人的人機(jī)交互控制,即遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成完整的監(jiān)控遙控操作系統(tǒng),使智能機(jī)器人走出實驗室進(jìn)入實用化階段。美國發(fā)射到火星上的“索杰納”機(jī)器人就是這種系統(tǒng)成功應(yīng)用的最著名實例。 65rf=*kz:  
  7.機(jī)器人化機(jī)械開始興起。從94年美國開發(fā)出“虛擬軸機(jī)床”以來,這種新型裝置已成為國際研究的熱點之一,紛紛探索開拓其實際應(yīng)用的領(lǐng)域。 ?&VKZSo  
  我國的工業(yè)機(jī)器人從80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步,在國家的支持下,通過“七五”、“八五”科技攻關(guān),目前已基本掌握了機(jī)器人操作機(jī)的設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù),生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件,開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機(jī)器人;其中有130多臺套噴漆機(jī)器人在二十余家企業(yè)的近30條自動噴漆生產(chǎn)線(站)上獲得規(guī)模應(yīng)用,弧焊機(jī)器人已應(yīng)用在汽車制造廠的焊裝線上。但總的來看,我國的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和國外比還有一定的距離,如:可靠性低于國外產(chǎn)品;機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚,應(yīng)用領(lǐng)域窄,生產(chǎn)線系統(tǒng)技術(shù)與國外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上,我國已安裝的國產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺,約占全球已安裝臺數(shù)的萬分之四。以上原因主要是沒有形成機(jī)器人產(chǎn)業(yè),當(dāng)前我國的機(jī)器人生產(chǎn)都是應(yīng)用戶的要求,“一客戶,一次重新設(shè)計”,品種規(guī)格多、批量小、零部件通用化程度低、供貨周期長、成本也不低,而且質(zhì)量、可靠性不穩(wěn)定。因此迫切需要解決產(chǎn)業(yè)化前期的關(guān)鍵技術(shù),對產(chǎn)品進(jìn)行全面規(guī)劃,搞好系列化、通用化、模化設(shè)計,積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。 YuoIhT  
  我國的智能機(jī)器人和特種機(jī)器人在“863”計劃的支持下,也取得了不少成果。其中最為突出的是水下機(jī)器人,6000米水下無纜機(jī)器人的成果居世界領(lǐng)先水平,還開發(fā)出直接遙控機(jī)器人、雙臂協(xié)調(diào)控制機(jī)器人、爬壁機(jī)器人、管道機(jī)器人等機(jī)種;在機(jī)器人視覺、力覺、觸覺、聲覺等基礎(chǔ)技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用上開展了不少工作,有了一定的發(fā)展基礎(chǔ)。但是在多傳感器信息融合控制技術(shù)、遙控加局部自主系統(tǒng)遙控機(jī)器人、智能裝配機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械等的開發(fā)應(yīng)用方面則剛剛起步,與國外先進(jìn)水平差距較大,需要在原有成績的基礎(chǔ)上,有重點地系統(tǒng)攻關(guān),才能形成系統(tǒng)配套可供實用的技術(shù)和產(chǎn)品,以期在“十五”后期立于世界先進(jìn)行列之中。 '7.4!I0'  
三、主要研究內(nèi)容 KfQR(e9n   
  1.目標(biāo) RE08\gNIt  
  根據(jù)國內(nèi)外機(jī)器人發(fā)展的經(jīng)驗、現(xiàn)狀及近幾年的動態(tài),結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的具體情況,“十五”期間機(jī)器人技術(shù)應(yīng)重點開展智能機(jī)器人、機(jī)器人化機(jī)械及其相關(guān)技術(shù)的開發(fā)及應(yīng)用;開展以機(jī)器人為基礎(chǔ)的重組裝配系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的開發(fā)研究及加強多傳感器融合及決策、控制一體化技術(shù)及應(yīng)用的研究。重點解決我國已研制應(yīng)用多年的示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化前期關(guān)鍵技術(shù),大力推進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,力爭在“十五”末期實現(xiàn)噴涂、焊接、裝配等機(jī)器人的產(chǎn)業(yè)化。 H,LJ$ py  
  2.主要研究內(nèi)容 !;Pp)SRzKG  
  (1)示教再現(xiàn)型工業(yè)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究 ##OCfCW  
  ①關(guān)節(jié)式、側(cè)噴式、頂噴式、龍門式噴涂機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。 Z,8t!Y  
  ②柔性仿形噴涂機(jī)器人開發(fā):柔性仿形復(fù)合機(jī)構(gòu)開發(fā),仿形伺服軸軌跡規(guī)劃研究,控制系統(tǒng)開發(fā),整機(jī)安全防爆、防護(hù)技術(shù)開發(fā),高速噴杯噴涂工藝研究。 #jPn7  
  ③焊接機(jī)器人(把弧焊與點焊機(jī)器人作為負(fù)載不同的一個系列機(jī)器人,可兼作弧焊、點焊、搬運、裝配、切割作業(yè))產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。 1L=)93,M  
  ④弧焊機(jī)器人用激光視覺焊縫跟蹤裝置的開發(fā):激光發(fā)射器的選用,CCD成象系統(tǒng),視覺圖象處理技術(shù),視覺跟蹤與機(jī)器人協(xié)調(diào)控制。 ^RYq !l$  
  ⑤焊接機(jī)器人的離線示教編程及工作站系統(tǒng)動態(tài)仿真。 }|Bs|$q  
  ⑥電子行業(yè)用裝配機(jī)器人產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)化、通用化、模塊化、系列化設(shè)計。 bP4}a!t+n  
  ⑦批量生產(chǎn)機(jī)器人所需的專用制造、裝配、測試設(shè)備和工具的研究開發(fā)。 sR)jZpmC(  
  (2)智能機(jī)器人開發(fā)研究 vXG?8Q  
  ①遙控加局部自主系統(tǒng)構(gòu)成和控制策略研究  nL[G@1nR  
  包括建模-遙控機(jī)器人模型,人行為模型,人控制動態(tài)建模,圖形仿真建模,虛擬工具和虛擬傳感器建模;以人為主體的人機(jī)共享規(guī)劃與控制;局部自治控制;多傳感融合技術(shù);雙向力反應(yīng)控制;知識庫的建立,學(xué)習(xí)與推理方法;人機(jī)交互的高級控制技術(shù);虛擬現(xiàn)實(VR)控制與真實世界控制的相互關(guān)系;監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。 ej \S c7.  
  ②智能移動機(jī)器人的導(dǎo)航和定位技術(shù)研究 SU jo%3R  
  包括導(dǎo)航和定位系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu);在結(jié)構(gòu)環(huán)境或非結(jié)構(gòu)環(huán)境中導(dǎo)航和定位方法研究;感知系統(tǒng)的傳感器和信息處理系統(tǒng)的構(gòu)成;根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)建立環(huán)境模型的方法;模糊邏輯的推理方法用于移動機(jī)器人導(dǎo)航的研究。 `dRqheX  
  ③面向遙控機(jī)器人的虛擬現(xiàn)實系統(tǒng) A!R'/m'VG  
  包括人機(jī)交互圖形生成及其程序設(shè)計;遙控機(jī)器人(載體和機(jī)械手)幾何動態(tài)圖形建模;遙控操作環(huán)境圖形建模;遙控機(jī)器人操作與數(shù)據(jù)的獲取;虛擬傳感器及基于虛擬傳感器的雙向力反應(yīng)、反饋控制;面向任務(wù)的虛擬工具;基于虛擬現(xiàn)實的遙控操作的理論與方法;基于VR模型操作和真實世界操作的可切換、相容性和可交換性;VR監(jiān)控系統(tǒng)。 =RQI5 nHdw  
  ④人機(jī)交互環(huán)境建模系統(tǒng) `X<a(5[vV3  
  包括CAD建模中的人機(jī)交互技術(shù);求知模型工件的反示過程中的交互技術(shù);機(jī)器人與環(huán)境的布局及功能驗證中的交互技術(shù);傳感器數(shù)據(jù)處理中的交互技術(shù);機(jī)器人標(biāo)定、運動學(xué)建模、動力學(xué)建模中的交互技術(shù)。 o3h>)4  
  ⑤基于計算機(jī)屏幕的多機(jī)器人遙控技術(shù)  #J  
  包括三維立體視覺建模;模型的計算機(jī)顯示;遙控機(jī)器人模型的控制;人機(jī)接口;網(wǎng)絡(luò)通訊。 pv"s!q&  
  (3)機(jī)器人化機(jī)械研究開發(fā) (]zi;  
  ①并聯(lián)機(jī)構(gòu)機(jī)床(VMT)與機(jī)器人化加工中心(RMC)開發(fā)研究 -]QP#_   
  包括VMT與RMC智能化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)技術(shù);VMT與RMC關(guān)鍵傳動實現(xiàn)技術(shù);VMT與RMC加工、裝配、擺放、涂膠、檢測作業(yè)技術(shù);VMT與RMC監(jiān)控檢測技術(shù)開發(fā);VMT與MRC智能化開式CMC控制系統(tǒng)開發(fā);系統(tǒng)軟件和應(yīng)用軟件開發(fā);智能化機(jī)構(gòu)、材料機(jī)電一體化技術(shù);作業(yè)狀態(tài)變量智能化傳感技術(shù);機(jī)電一體化的多功能及靈巧作業(yè)終端;通用智能化開式CNC控制硬軟件系統(tǒng);并聯(lián)機(jī)構(gòu)運動學(xué)及動力學(xué)理論;RMC智能控制理論;VMT與RMC典型應(yīng)用工程開發(fā)。 ! w;/ 凤台县| 静乐县| 南溪县| 康定县| 绍兴市| 宁德市| 铅山县| 石景山区| 伊吾县| 阿克苏市| 固原市| 大理市| 北流市| 内乡县| 尚义县| 绥德县| 会昌县| 鄂托克前旗| 潼关县| 弋阳县| 湖南省| 富锦市| 广饶县| 曲周县| 佛学| 南和县| 普洱| 杨浦区| 瓮安县| 延边| 安龙县| 玉田县| 鄂尔多斯市| 盐城市| 库伦旗| 麻江县| 珠海市| 潼关县| 汽车| 咸丰县| 东兰县|