工業(yè)機器人技術(shù)概論.doc

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1、工業(yè)機器人技術(shù)概論制造是現(xiàn)代人類所有經(jīng)濟活動的基石,是人類歷史發(fā)展和文明進步的動力。機器人的誕生,就如同人類直立行走一樣代表著人類社會的進步,工業(yè)機器人在工業(yè)生產(chǎn)中能代替人做某些單調(diào)、頻繁和重復(fù)的長時間作業(yè),或是危險、惡劣環(huán)境下的作業(yè),將人們從這些繁重的工作中解脫出來,這是人類文明的又一次飛躍。隨著人類工業(yè)文明的不斷進步,科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展,工業(yè)機器人的廣泛應(yīng)用正在日益改變著人類的生產(chǎn)和生活方式。一、工業(yè)機器人的發(fā)展史“機器人”一詞出自捷克文,意為勞役或苦工。1920年,捷克斯洛伐克小說家、劇作家卡雷爾·查

2、培克在他寫的科幻小說《羅薩姆的機器人萬能公司》中,根據(jù)Robota(捷克文,原意為“勞役、苦工”和Robotnik(波蘭文,原意為“工人”,創(chuàng)造出“機器人”這個詞。此后被歐洲各國語言所吸收而成為專門名詞。機器人首先是被工廠所使用的。工業(yè)機器人的使用可以追溯到20世紀50年代末。在第二次世界大戰(zhàn)中,武器專家發(fā)明了武器瞄準用的司服系統(tǒng),直到這個時候,人們才擁有制造機器人所需的技術(shù)。二戰(zhàn)結(jié)束后不久,發(fā)明家約瑟夫·恩格爾貝格(JosephF.Englberger意識到這種技術(shù)能應(yīng)用于機器人的研制,于是,他與另一位發(fā)

3、明家喬治·德沃爾(GeorgeDevol共同開發(fā)了的一臺工業(yè)機器人——“尤尼梅特”(Unimate,并于1961年在通用汽車公司的工廠里啟用。它的構(gòu)造相當(dāng)?shù)暮唵?功能也只是把零件拿起來,然后放到傳送帶上,不能對它所處的環(huán)境做出反應(yīng),只能按預(yù)先設(shè)定的程序精確的重復(fù)同一動作。但是,“尤尼梅特”的應(yīng)用向人們預(yù)示了工業(yè)機械化的美好前景,具有十分重要的意義。機器人在許多工廠出現(xiàn)后,不但沒有遭到拒絕,而且許多臟活、累活都由機器人來干,受到了工人們的歡迎。20世紀60年代可謂是工業(yè)機器人的黎明期,機器人的許多功能得到了進

4、一步的發(fā)展。像傳感器的應(yīng)用提高了機器人的可操作性,人們試著在機器人上安裝各種各樣的傳感器,包括恩斯特采用的觸覺傳感器,托莫維奇和博尼在世界上最早的“靈巧手”上用到了壓力傳感器,而麥卡錫則開始在機器人中加入視覺傳感系統(tǒng),并幫助MIT推出了世界上第一個帶有視覺傳感器,能識別并定位積木的機器人系統(tǒng);聲納系統(tǒng)、光電管等技術(shù)的應(yīng)用,使機器人可以根據(jù)環(huán)境校正自己的位置。20世紀60年代中期開始,美國麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、英國愛丁堡大學(xué)等陸續(xù)成立了機器人實驗室。美國興起研究第二代帶傳感器、“有感覺”的機器人,并向人工

5、智能進發(fā)。20世紀70年代,隨著計算機和人工智能技術(shù)的發(fā)展,機器人進入了實用化時代。像日立公司推出的具有觸覺、壓力傳感器,7軸交流電動機驅(qū)動的機器人;美國Milacron公司推出的世界第一臺小型計算機控制的機器人,由電液司服驅(qū)動,可跟蹤移動物體,用于裝配和多功能作業(yè);適用于裝配作業(yè)的機器人還有像日本山梨大學(xué)發(fā)明的SCARA平面關(guān)節(jié)型機器人等;70年代末期,由美國Unimation公司推出的PUMA系列機器人,為多關(guān)節(jié)、多CPU二級計算機控制,全電動,有專用VAL語言和視覺、力覺傳感器,這標志著工業(yè)機器人技術(shù)

6、已經(jīng)完全成熟。PUMA至今仍然工作在工廠第一線。20世紀80年代,機器人進入了普及期,隨著制造業(yè)和的發(fā)展,使工業(yè)機器人在發(fā)達國家走向普及,并向高速、高精度、輕量化、成套系列化和智能化發(fā)展,以滿足多品種、少批量的需要。到了90年代,隨著計算機技術(shù)、智能技術(shù)的進步和發(fā)展,第二代具有一定感覺功能的機器人已經(jīng)實用化并開始推廣,具有視覺、觸覺、高靈巧手指、能行走的第三代智能機器人相繼出現(xiàn)并開始走向應(yīng)用。機器人是人類20世紀的重大發(fā)明之一。據(jù)國外專家預(yù)測,2l世紀將是機器人技術(shù)革命的世紀,機器人作為全面延伸和擴展人的體

7、力和智力的手段將實現(xiàn)“當(dāng)代最高意義上的自動化”。機器人的應(yīng)用和普及正在改變?nèi)祟惖纳a(chǎn)方式、生活方式和作戰(zhàn)方式。在非常規(guī)和極端制造過程中,工業(yè)機器人是不可缺少的自動化裝備。二、工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀,應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展趨勢(一、工業(yè)機器人的發(fā)展現(xiàn)狀機器人是最典型的機電一體化數(shù)字化裝備,技術(shù)附加值很高,應(yīng)用范圍很廣,作為先進制造業(yè)的支撐技術(shù)和信息化社會的新興產(chǎn)業(yè),將對未來生產(chǎn)和社會發(fā)展起越來越重要的作用。工業(yè)機器人從70年代初的第一臺誕生開始,至今已經(jīng)走過了30多年的歷程。至今,全世界每年都有近十萬臺新機器人投入運行

8、?，F(xiàn)在使用最廣的工業(yè)機器人,是6自由度垂直多關(guān)節(jié)機器人。世界上的不同機器人廠家都各自有自己的設(shè)計標準和結(jié)構(gòu)特點,但主要的機械結(jié)構(gòu)和控制功能都大同小異,并趨于技術(shù)的穩(wěn)定成熟。主流的新機型,其主要性能的改進,體現(xiàn)在機構(gòu)的進一步緊湊,速度和范圍等指標也有所提高,通信功能更加強大,應(yīng)用工藝能力更加豐富和便利,控制的軸數(shù)也越來越多。作為世界上最先進的機器人之一的MOTOMAN機器人,升級換代周期大致為5年左右。最新一代MO