工业机器人的安全生产

工业机器人的安全生产（精选11篇）

工业机器人的安全生产 篇1

当前, 工业机器人的生产与应用带来产业发展的新机遇, 广东要抓住这一机遇, 主动顺势而为, 大力发展工业机器人产业, 同时也要注意避免盲目推动、重复投资, 预防产业过热和产能过剩。

发展工业机器人是《中国制造2025》推进信息化和工业化深度融合的重点领域之一, 也是智能制造的重要载体和切入点。从当前看, 触发机器人应用的直接原因是降低劳动成本、提高劳动生产率、提升产品质量、稳定性和经济效益。而作为一项国家重大战略的推进, 则是通过生产应用先进技术和高端装备, 提升一国一地的产业整体竞争力, 并占领价值链高端环节。根据国际机器人产业联盟 (IFR) 的统计, 目前全球工业机器人的应用密度即工业机器人相对于每万名产业人员的比重平均为66, 其中韩国为478 (第一) , 日本为314 (第二) , 德国292 (第三) , 中国仅为36, 无论与全球平均水平, 还是与先进国家相比, 尚有很大差距和发展空间。广东作为制造业大省, 产业发展面临东南亚的低成本优势和欧美日高度自动化的双重冲击, 推进工业机器人生产应用从而提升产业国际竞争力成为现实而紧迫的任务。

广东机器人产业基础稳固市场广阔

据初步测算, 2015年全球工业机器人保有量约166.6万台, 其中我国21.97万台, 占全球的13.2%。2015年全球新增工业机器人约29.12万台, 其中我国7.28万台, 占全球25%。在我国的新增机器人中, 国产机器人约2.3万台, 占31.8%。预计2015年广东工业机器人保有量约4.14万台, 其中2015年新增1.82万台, 占全国新增需求总量的25%, 市场增长迅速, 应用需求广阔。

(一) 供给端形成了相对成熟的生产制造体系。广东在数控机床领域有比较好的基础, 从数控机床到机器人, 从研发生产到工业应用, 已形成相对完整的产业链。随着工业机器人市场和技术的日臻成熟, 深圳、广州、佛山、东莞等地已培育了一批工业机器人的整机、部件、配套集成制造企业。广州数控、巨轮股份、科杰机械自动化、利迅达机器人、固高科技等一批本土智能制造企业迅速发展壮大, 均掌握了一定的核心技术和自主知识产权, 逐步形成规模化生产能力。据初步统计, 截至2015年上半年全省机器人制造企业 (含本体及零部件研发制造、系统集成、维修服务以及服务机器人、特种机器人等) 达139家。广东先后建立了一批数控产业技术平台, 成立了机器人与智能系统重点实验室、机器人产业技术创新联盟等技术合作平台, 全省已有广州、佛山、东莞3个智能机器人创新研究院。

(二) 需求端市场增长迅速空间广阔。广东汽车、电子信息、金属制品、纺织等优势产业规模大、发展成熟, 经过多年的积累, 都具备了一定的自动化水平, 成为工业机器人应用的良好载体。随着机器人技术的不断进步, 技术门槛和成本的降低, 企业更高、更广泛的需求逐渐得以满足。目前, 在珠三角地区从事加工贸易的香港企业有5.7万家, 雇用工人超过了960万人, 劳动密集型企业的自动化、智能化改造对工业机器人需求巨大。近年来, 随着企业生产经营成本特别是劳动力成本的持续上升, 以及提高生产效率和工艺水平的迫切需要, 工业机器人应用需求呈快速增长态势。预计至2020年广东工业机器人保有量达29.58万台, 仅当年工业机器人需求量即达8.87万台, 占全国当年需求量的35%;其中广东工业机器人产量约2.05万台, 占全省当年需求量的23.33%。

当前, 广东80%的工业机器人市场仍被国外品牌占领, 本土产业相对较弱, 在机器人生产和应用上还存在多方面问题。一是关键部件技术创新瓶颈难以突破影响市场应用。广东机器人本体、伺服电机、控制系统等关键部件均可以自主生产, 但由于基础研究能力和人才不足, 研发能力有所欠缺, 产品在技术水平、可靠性方面与国际品牌相比有较大差距, 而减速器的产业化目前仍然是空白, 机器人在性能、质量和稳定性等方面与国外机器人相比还存在一定差距, 企业对使用本土机器人信心不足。二是尚未形成从研发、生产、销售、集成、服务等完整有序的产业链完整的工业机器人产业链, 难以满足不同行业和工作环境下个性化、定制化的需求, 企业在应用中方方面面的问题难以解决。三是成本高造成企业应用工业机器人的积极性不高。由于机器人特别是国外机器人使用成本较高, 开展机器人应用需要在短时间内投入较多的成本, 对企业造成资金压力, 对于众多企业在尚能承受当前人力成本的情况下, 不愿意付出更多的资金应用工业机器人参与自动化智能化改造。

推进广东工业机器人生产应用提升智造水平的对策建议

当前, 工业机器人的生产与应用带来产业发展的新机遇, 广东要抓住这一机遇, 主动顺势而为, 大力发展工业机器人产业, 同时也要注意避免盲目推动、重复投资, 预防产业过热和产能过剩。

(一) 结合智能制造发展规划, 推进工业机器人发展政策措施落地实施。在组织实施《广东省智能制造发展规划 (2015-2025年) 》的基础上, 突出发展以工业机器人为代表的智能装备产业, 组织实施《广东省机器人产业发展专项行动计划》, 加大对机器人产业发展的政策引导和扶持, 以大力推广工业机器人示范应用为抓手, 以满足中低端应用市场需求为主攻方向, 加强关键核心技术突破, 加大人工智能、传感识别、运动控制、伺服驱动等智能机器人前沿技术的研发和产业化, 布局发展智能机器人产业, 逐步健全机器人产业链, 进一步增强机器人产业自主创新能力, 形成产业发展的新生态。

(二) 培育建设智能制造和工业机器人示范基地, 促进产业集聚发展。在珠三角有条件的区域或园区, 大力培育发展智能制造示范基地, 打造具有较强竞争力的高端企业集聚、产业链条健全、服务功能完善的智能制造产业集群。在此基础上, 重点在广州、深圳、佛山、东莞等基础好、潜力大、政策配套完善的地方, 建设省级机器人产业园, 以及工业机器人 (智能制造) 产业发展基地, 鼓励有条件的地市规划建设工业机器人 (智能制造) 产业园区, 配套实施相关优惠政策, 推动产业企业集聚发展。

(三) 在优势制造业行业应用和推广工业机器人, 发挥示范带动作用。围绕广东汽车制造、金属制品、电子信息、民爆、陶瓷建材、纺织服装、机械制造、家电等传统优势制造业, 应用工业机器人技术改造生产线, 进而带动其他行业应用工业机器人, 提升自动化水平, 提高产品质量和劳动生产率。突出发展机械加工、抛光打磨、焊接、搬运、喷涂、热处理、装配等一批工业机器人优势产品, 以应用需求带动研发制造和应用集成市场发展。鼓励制造企业使用广东自主品牌机器人或成套设备, 推进广东机器人及相关智能装备的示范推广和产业应用, 对符合条件的机器人应用企业给予一定比例的购置事后奖补, 形成规模应用和关键技术的突破, 并带动提升上下游企业的积极性和配套生产、集成能力。

(四) 打造工业机器人产业创新服务平台, 培育骨干企业。加快建设广州智能装备研究院、佛山的华南智能机器人创新研究院、东莞的广东省智能机器人研究院, 为全省机器人产业创新发展提供公共技术服务。引进创新型专业型人才, 建立健全工业机器人产业的标准体系, 突破自主机器人产业发展的技术和工艺瓶颈。打造机器人骨干企业, 推动广东工业机器人及其核心关键部件的研发制造与产业化应用, 培育发展以工业机器人为重点的智能装备整机和关键零部件研发制造骨干企业, 以及拥有自主技术和核心能力的智能装备技术服务和系统集成重点企业, 着力培育本土工业机器人产品及服务品牌。

(五) 加快机器人产业的引进来和走出去。面向国内外重点区域、重点企业, 有针对性地开展工业机器人全产业链招商引资引技工作, 推动示范基地引进一批国际知名机器人企业及国内外高端智能制造企业, 在广东设立研发中心或生产基地, 通过国际知名机器人企业的合作与竞争, 带动本地工业机器人产业的迅速发展。同时, 通过财政、金融手段大力支持广州数控等广东有一定技术实力、规模优势的机器人生产企业走出去开展兼并收购, 通过资本的扩张获取技术、人才及市场, 加速广东机器人产业发展。

(六) 培育机器人应用型技能型人才。企业购买工业机器人等智能制造装备后, 使用、维修人才的培训是充分发挥机器人作用的关键, 同时部分“机器换人”换下的企业工人也有经过培训之后转岗的需求。积极鼓励机器人制造企业和系统集成企业建设应用培训中心, 开展机器人使用、维修和应用等技能人才培训, 将中低端劳动力培育成机器人应用的技术型人才, 避免结构性失业。

(七) 统筹协调, 科学推进。一是统筹协调发展不同的机器人领域。在发展工业机器人的同时, 注重提升基础工业 (基础材料、基础工艺、基础技术等) 的发展水平, 并通过发展壮大机器人生产性服务业, 适时将产业链延伸至服务机器人与特种机器人产业。二是统筹协调好政策补贴与市场竞争的关系。在当前的制造业竞争力困境下, 发展工业机器人产业应保持热切的心情和冷静的头脑。若这一产业门户过于向国外开放, 则省内相关企业直面竞争容易受到过度冲击, 且缺少试错机会, 竞争力难以培育, 恐重蹈汽车产业的覆辙。如若保护过度, 尤其是过度补贴, 容易造成重复建设、产能过剩, 并且由于企业接触不到完全竞争的市场环境, 甚至依靠补贴即可在市场立足, 必然对技术革新的意愿不强, 无法把更多精力投入到真正需要的研发工作与技术创新上去, 从而引发一波无自有技术、靠价格竞争的低利润、低成本投资, 恐重蹈光伏产业的覆辙。

工业机器人的安全生产 篇2

因为兴趣，所以我选择了机器人概论这门课，虽然只有十多节课，但还是学习、了解不少知识。

研制机器人的最初目的是为了帮助人们摆脱繁重劳动或简单的重复劳动，以及替代人到有辐射等危险环境中进行作业，因此机器人最早在汽车制造业和核工业领域得以应用。随着机器人技术的不断发展，工业领域的焊接、喷漆、搬运、装配、铸造等场合，己经开始大量使用机器人。另外在军事、海洋探测、航天、医疗、农业、林业甚到服务娱乐行业，也都开始使用机器人。从机器人的用途来分，可以分为两大类：军用机器人和民用机器人。军用机器人主要用于军事上代替或辅助军队进行作战、侦察、探险等工作。根据不同的作战空间可分为地面军用机器人、空中军用机器人(即无人飞行机)、水下军用机器人和空间军用机器人等。在民用机器人中，各种生产制造领域中的工业机器人在数量上占绝对多数，成为机器人家族中的主力军；其它各种种类的机器人也开始在不同的领域得到研究开发和应用。

机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。而传感器作用尤为重要，除采用传统的位置、速度、加速度等传感器外，视觉、力觉、声觉、触觉等多传感器的融合技术在产品化系统中已有成熟应用。加之器件集成度的提高，控制柜日渐小巧，采用模块化结构，似的机器人的功能越来越强，系统的可靠性提高了、易操作性变得简单而且可维修性变强。而控制方式一般有自主操控式、半自主操控式、遥控式等多种方式。

服务机器人是机器人家族中的一个年轻成员，目前处于开发及普及的早期阶段。

大楼清洗机器人是以爬壁机器人为基础开发出来的，它只是爬壁机器人的用途之一。爬壁机器人有负压吸附和磁吸附两种吸附方式，大楼擦窗机器人采用的是负压吸附方式。磁吸附爬壁机器人也已在我国问世，并已在大庆油田得到了应用。

帮助残障人行走的机器人轮椅已逐渐成为热点。机器人轮椅主要有口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能。机器人轮椅关键技术是安全导航问题，采用的基本方法是靠超声波和红外测距，个别也采用了口令控制。超声波和红外导航的主要不足在于可控测范围有限，视觉导航可以克服这方面的不足。在机器人轮椅中，轮椅的使用者应是整个系统的中心和积极的组成部分。对使用者来说，机器人轮椅应具有与人交互的功能。这种交互功能可以很直观地通过人机语音对话来实现。尽管个别现有的移动轮椅可用简单的口令来控制，但真正具有交互功能的移动机器人和轮椅尚不多见，也是有待研究。

工业机器人的技术发展及其应用 篇3

【关键词】工业机器人；市场需求；关键技术；问题

工业机器人制造和发展的过程中涉及到的技术和领域非常多，包括机械、电子和计算机等，通过多种高新技术的整合形成的一种综合式的研究领域，因此，工业机器人在发展的过程中对所有涉及到的科学领域都一定的联系。随着工业机器人发展的标准化和网络化等成都越来越高，其在使用的过程中能够满足人们的更多需求，本文对工业机器人的技术发展和应用进行了简单的分析。

1、机器人发展历程

1.1 国内发展史

我国的工业机器人起步较晚，大概在上世纪70年代才开始进行工业机器人的研究，到目前为止，我国的工业机器人发展已经经历了30多年的时间。对于工业机器人的前期研究，其主要是自主研发，在这一过程中面临的问题较多，导致发展较为缓慢，随后我国将其列入到我国的国家计划中，发展速度开始加快，特别是几个五年计划中对工业机器人发展的技术支持，为我国的工业机器人发展提供了充足的动力。近些年来，随着科学技术的不断发展，我国的工业机器人生产和制造逐渐为用户带来了巨大的经济效益，而机器人的自动化生产也逐渐被引进我国，国内的各行各业也在逐渐将生产设备向着自动化技术前进，这都为我国的工业机器人发展创造了良好的外部环境。截止到目前，我国的北进和上海等城市已经拥有了具有自主知识产权的工业机器人产品，一些产品已经投入了市场，为我国的工业机器人发展创造了良好的条件。

1.2 国外发展史

世界上工业机器人发展最先进的国家是日本，在当前，全球大约有40%的工业机器人来源于日本，其不论是在工业机器人的技术含量以及市场的发展中都具有非常大的优势，占据着世界机器人市场的最大份额。在2004年，日本将工业机器人的发展列入到国家的新产业发展战略中，随后又在其他的发展战略中将工业机器人发展列入其中，通过日本政府的重视，日本的工业机器人发展具有非常好的技术和经济等支持，为日本的工业机器人发展创造了良好的外部条件。此外，还有机器人的诞生地美国，其对机器人的研究最早，经过40多年时间的发展，美国的工业人机器人已经具有非常雄厚的资金和技术支持，国内的工业机器人生产商具有较高的科研能力，为美国工业机器人的发展提供了有力的技术和资金支持，其他的像西方的发达国家，其对工业机器人的发展都具有相当高的重视，这为其国内的工业机器人发展创造了良好的氛围。

2、工业机器人发展趋势和特点

对于工业机器人，其主要是为了满足制造生产的高效和高精度，为此，未来的工业机器人发展将逐渐向着高速、高精和智能化等方向发展，通过日本的机械学会对工业机器人的发展研究得知，随着工业机器人的精度设计水平提高，其将会向着重复定位精度方向发展，这为工业机器人的应用创造了非常大的优势。此外，各种新材料的开发和利用也使得工业机器人能够不断减轻自身的重量，为其应用提供更加便利的条件，下面对工业机器人的技术特点进行了简单的介绍：

首先是工业及其热的精密化和柔性化等特点，工业机器人在开发和使用的过程中涉及到的技术种类较多，为了保证工业机器人的快速发展，需要通过有效的技术检测来对工业机器人的管理进行优化调度和控制等，实现工业机器人的品质和产量双增加。此外，随着当前可持续经济发展理念的盛行，工业机器人的发展也将逐渐向着低能耗、无污染的方向前进，着将是为来工业机器人的发展最高水平。

然后是工业机器人的自动化成套装备，其在生产的过程中更加注重产品的精细化加工和生产，随着我国工业机器人的发展，其逐渐向着高智能化的方向前进，从而实现工业生产的自动化和数字化等特点。

然后是工业机器人以及成套的自动化设备，这是工业生产中的重要设备，像制造业中的生产、安装和检测等都对其具有较高的技术要求，且这些设备广泛应用在汽车的整体以及单个零件的生产中，此外还有军工和金融等多个行业。

3、国际市场需求分析

根据IFR的相关统计数据可以得知，工业机器人的生产和销售目前已经达到了一个非常可观的水平，在2008年，全球的工业机器人安装就达到了11.3万套，而对应的销售额也达到了62亿美元的总体水平，大约占据了整体市场容量的三分之一左右。随后，每年的工业机器人生产和安装也在逐渐增加，除了2008年和2009年金融危机的影响，后续几年工业机器人的生产和销售额都在稳步增长中。对于我国当前的工业机器人生产、制造和销售，仅仅有30%是国产的工业机器人，而其他的市场份额几乎被美日德等发达国家占据完全，通过对我国工业机器人的市场进行调查研究可以发现，当前我国的工业机器人市场需求是非常大的。在国际市场上，我国是工业机器人进口最大的国家之一，且我国的工业机器人发展速度也是非常快的。随着工业机器人技术的不断成熟，国际上也出现了一批具有高端技术的工业机器人生产厂家，像KUKA和ABB等，这些工业机器人生产商的技术水平非常高，在国际市场 上占有非常高的地位。

通过对工业机器人的发展趋势进行研究可以发现，其在制造业中的应用具有非常广阔的前景，像机械加工和焊接等操作汇总，机器人的使用能够大大提高施工水平，且产品的质量也非常高，避免了人工操作过程中可能出现的各种失误。通过工业机器人的生产和发展，其大大推动了世界工业技术的发展。像产线的装配机器人，其在自动化装配产线中的应用减少了工人的劳动强度，减少了生产过程中的人工成本，为企业的发展创造了更大的价值。

4、工业机器人技术分析

对于常规的工业机器人来说，其组成部分主要包括机械主体和控制系统等，通过这几个基本的组成部分就能够实现一些常规的工业生产操作。对于工业机器人来说，其中的控制系统和传动系统等对其具有决定性的影响，为了保证工业机器人的高精度生产和高性能运行以及稳定的操作等，需要对工业机器人的这些系统进行有效的控制。在当前，我国的工业机器人研究对其中的关键性技术仍然没有完全掌握和开发，这对我国的工业机器人发展具有非常大的限制。

4.1高精度减速机

在当前我国的工业机器人发展中，高精度机器人的关节减速器大部分都是依赖国外的厂家提供，这对我国的工业机器人发展是一项严重的限制。为了更好的实现我国工业机器人的国产化，我国的部分高校开始致力于高精度摆线针轮减速机的开发和研究，到目前为止，我国已经研究出了能够替代谐波减速机的相关产品，但由于我国的相关技术还不完善，高精度减速机的研制过程中还存在着一些技术问题，下面对其进行了简单的分析：

首先是材料的成型控制技术，为了保证工业机器人的正常使用，需要对其RV减速机的减速齿轮进行高耐磨等性能的提高，这样才能保证工业机器人的高精度，因此，对于RV减速机的相关材料具有非常高的要求，这体现在材料化学中的各种构成材料含量等的控制方面。然后是对于一些特殊部件的加工技术，对于RV减速机，其中的非标特殊轴承是最为复杂的组成元件之一，在生产的过程中需要保证其间隙的准确性，这就要求对该器件的生产采用一些特殊的生产模式，但在当前我国还没有找到最佳的生产方法。然后是装配技术的精密性，对于工业机器人，其在使用的过程中具有较大的减速效果，因此，在进行实际的装配时需要结合当前的精密装配技术来实现工业机器人的精密装配，保证其良好的减速效果，通过对RV输出轴侧隙的零标准控制，使工业机器人具有较好的静刚度。

4.2电机和高精度伺服驱动器

对于工业机器人，其在使用的过程中需要具有较高精度的控制，而传统的电机和驱动器很难满足这一要求，为此需要采用专业的电机和驱动器来实现对工业机器人的精确控制。在国外的工业机器人生产中，以及设计制造了专业的电机和驱动器设备，其能够保证工业机器人的高效节能和低噪音等效果。而在我国国内的工业机器人制造和生产中，还没有专门的高性能电机和伺服器制造企业，主要是其中的关键技术没有掌握，下面对其进行了简单的介绍：首先是伺服控制器的快响应技术，在当前的工业机器人电机驱动中主要是由三个方面控制的，每一部分对工业机器人的电机驱动都有非常重要的影响，像驱动器内环的深度等，其是影响工业机器人电机驱动的关键性技术，对电机的电流环具有直接的影响，但由于我国的电流环在干扰观测和前馈补偿算法等方面的设计存在着较大的差距，导致其内部的预测模型无法实现对闭环的优化。此外，还有在线参数的自整定技术辨识功能较差等都对我国的工业机器人电机和驱动具有较大的影响。

5、总结

随着我国经济的高速发展，我国的工业机器人发展迎来了一个新的发展机遇，特别是企业对工业机器人的需求增加，国内的工业机器人发展技术不断成熟以及国家的大力支持等，这些都为我国的工业机器人发展创造了良好的条件。但由于我国的工业机器人起步较晚，很多的核心技术还没有完全掌握，因此，相关部门需要加快对我国工业机器人发展的人才支持，促进我国的工业机器人的研究和发展。

参考文献

[1]骆敏舟，方健，赵江海.工业机器人的技术发展及其应用[J].机械制造与自动化，2015，01：1-4.

[2]计时鸣，黄希欢.工业机器人技术的发展与应用综述[J].机电工程，2015，01：1-13.

工业机器人的安全生产 篇4

1.1 工业机器人的概念

工业机器人是集机械、电子、控制、计算机、传感器、人工智能等多学科先进技术于一体的现代制造业重要的自动化装备。它是综合了计算机、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、应用日益广泛的领域。

1.2 工业机器人的特征

工业机器人并不是在简单意义上代替人工的劳动,而是综合了人的特长和机器特长的一种拟人的电子机械装置,既有人对环境状态的快速反应和分析判断能力,又有机器可长时间持续工作、精确度高、抗恶劣环境的能力,从某种意义上说它也是机器的进化过程产物,是工业界的重要生产和服务性设备,也是先进制造技术领域不可缺少的自动化设备。

2 我国工业机器人辅助柔性生产的内容、应用和新发展

2.1 我国工业机器人辅助柔性生产的内容

自从1962年美国研制出世界上第一台工业机器人以来,机器人技术及其产品发展很快,已成为柔性制造系统(FMS)、自动化工厂(FA)、计算机集成制造系统(CIMS)的自动化工具。在中国,工业机器人的真正使用到现在已经二十多年了,从1980年代“七五”科技攻关开始起步,在国家的支持下,目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运、切削加工、堆垛等机器人,其中一些已实现了规模应用。

2.2 我国工业机器人辅助柔性生产的应用和新发展

(1)机器人是进行零缺陷生产的重要部件

在切削加工中,过程自动化不仅与机床本身有关,而且也与连接机床的前后生产装置有关。工业机器人能够适合所有的操作工序,能解决诸如传送、质量检验、剔除有缺陷的工件、机床上下料、更换刀具、实际的加工操作、清洗和工件堆垛等任务。

现代工业机器人是一种可自由编程、十分精确和多功能的高效设备。如果给工业机器人装上传感器,手爪系统,集成的数字图象处理设备和智能过程控制软件,它可以为完成各种不同的任务进行编程。因此,对于完成同一个任务,机器人要比专用设备具有更高的柔性。机器人无需装备止动、定位、装夹和辅助等装置,因此,它可以使整个设备设计得很紧凑,对于投资者和企业家来说,其优点在于投资比较少,以及能以简单化的企业内部物料供给而充分利用空间和缩短生产时间。在产品换型和生产调整时,可以缩短准备时间和停机时间,可以较快地重新恢复生产,这也符合准时制生产。

借助于数字图形处理,机器人可以根据形状、大小、姿态和颜色对在传送带上无次序运送的工件进行可靠的识别,这样,机器人用它的手爪随时可以可靠地抓取和操作工件。而用成像系统装备的机器人还可以完成更多的任务。它可以用来识别有缺陷的或错误的工件,把这种工件从生产过程链中取出,说得更确切些,就是把它们或者作为废料处理或者对它们再进行加工,由此确保只有无缺陷的工件才能继续进行加工。所以,工业机器人是进行零缺陷生产的重要部件,如果人们从事相同或类似的操作,那么需要高度地集中注意力。但是,对在工件的机械加工中,工业机器人能够精巧和有效地解决加工过程自动化于这种重复性的工作。当工作场所的温度条件愈不适合,周围环境的噪声愈大,粉尘愈多或存在的危险性愈大,那么这种负面效果的影响就愈大。机器人即使在特别恶劣的环境条件下,它总是能以始终不变的可靠性和质量进行工作,所以,对工作场所合乎人道的要求,这也是采用工业机器人进行辅助自动化的重要理由。

可靠性和利用率是机床和设备最重要的特征参数。就这些参数而言,机器人完全可以令人信服。在定期维护的情况下,在机器人上首次出现故障的平均间隔时间(称之为MTBF-平均无故障时间)显然超过65000小时,这意味着在一年365天,每天24小时连续运行的情况下,差不多在7.5年后才发生一次故障,这种很高的可靠性和利用率是切削加工过程自动化中愈来愈多的采用工业机器人的重要原因。

(2)可进行复杂零件的切削加工和堆垛

来自德国阿尔岑瑙(Alzenau)的ISA自动化系统公司,其重要的业务是从事于研究机器人辅助的磨削和抛光系统。机床和设备的主要使用者是家具、汽车及附件等工业以及铸造厂从事铸件清理的磨工和抛光作业工。特别是对于小批量多品种产品的生产,在这里采用机器人的解决方案有着突出的优点。它可以省掉回转工作台较长的准备时间,总的来说,是提高了磨削加工的质量。手工作业的磨工,在最好的情况下最初加工十个零件是精确的,随后工作注意力会下降。而机器人则相反,它可以确保始终不变的质量。此外,需要的人也较少。

ISA公司采用机器人进行辅助加工,当进行磨削时,它可以以5.5k W的驱动功率传递到接触轮,进行抛光时,驱动功率甚至可达到11k W。然而,人们用手动方式以这样的力和速度进行加工是不可能实现的。ISA公司采用了ABB公司的工业机器人来装备其设备,这些机器人的型号为IRB2400,IRB4400和改进型的IRB6400。由于其紧凑的结构,可以用来构成作业空间十分精简的机器人单元。企业可以用它来改装用户现有的主要设备。例如在对家具部件进行精整加工时,甚至可在5台加工机床的中央设置一台机器人,机器人抓取待加工的工件并将其送到每一台设备上。对于加工几何形状复杂的扶手进一步开发了机器人系统。为了实现加工机床所需的不同定向,ISA公司是将每台机床安装在机床自己的一台回转工作台上。而回转工作台就起到机器人的第7个坐标轴的作用。这样,ISA公司在一台加工单元上,以包括三台磨床和二台抛光机在内的十台机床的配置,通过工业机器人完成扶手的综合加工,从毛坯件直到具有光泽表面的成品件,最后又自动将成品件进行堆垛。

(3)工业机器人在中国汽车制造领域应用最广泛

目前,中国的汽车工业取得了迅猛的发展,自动化柔性生产线在汽车制造业得到了广泛应用,工业机器人是制造业中主要的柔性自动化设备,大量应用于汽车冲压、焊装、涂装等几大汽车制造工艺领域。ABB工业机器人凭借其先进的软、硬件控制技术,过硬的产品质量,丰富的工程经验,全面高效的售后服务赢得了上海大众、北京奔驰、海南马自达、保定长城汽车等客户的支持,在其几大工艺车间大量采用ABB工业机器人,从而大幅度提高了生产效率和产品质量,提高了企业竞争力。

1)汽车白车身领域是工业机器人使用最多的领域,通常包括几十、上百台(套)各种型号机器人,广泛应用于搬运、涂胶、滚边、点焊、激光检测等工艺。

ABB最新推出的安装在柔性平台上的快速集成标准化模块的车身装配线,具有以下优点:标准化解决方案减少订货和交货时间,保证质量前提下最大的柔性设计,对于通用设备容易使用,提供固定资产利用率。

2)白车身线机器人的选型(ABB IRB6600系列)。

IRB6620是专为点焊工艺开发的敏捷点焊机器人(Agile spot welder),IRB 6620 2.2/150性能如下:强力手腕,可抓取大型工件;负载150kg/延伸范围2.2m;重量仅900kg,没有平衡汽缸;腕防护IP67,1~3轴IP54;节省安装空间;可以倾斜和倒吊安装;可以安装在生产线下方,像爬行者。

3)白车身生产线应用案例。

作为世界级的汽车工厂,北京奔驰-戴姆勒·克莱斯勒汽车有限公司(以下简称“BBDC”)新工厂采用了ABB领先的机器人技术解决方案的柔性车身生产线系统,用于生产面向中国市场的克莱斯勒300C型、欧蓝德以及拥有每小时40辆生产能力的奔驰E级轿车。在BBDC新工厂的装焊车间,ABB公司承担了生产线的主设计和制造工程,建立了一套高自动化、高效率、高精度的,适合多种车型不同生产特点的柔性化生产系统,如图1所示。在新装焊车间的3个不同的区域——车身分总成装焊生产作业区、车身主装焊生产作业区、车身门盖生产作业区,BBDC采用的是由41台ABB机器人组建的工作站,提供包括机器人点焊、弧焊、搬运、冲孔、涂胶、卷边、铆接等处理过程,全面实现了BBDC生产过程的自动化。为了满足BBDC在极短的时间内完成高质量工作的需求,ABB利用了全球技术资源,充分发挥资源共享,高效攻克技术难关,向BBDC提交了一份融合了法国柔性装配专家的工程设计理念、ABB美国卷边技术与ABB白车身中国团队项目管理的满意答卷。

ABB向BBDC在主装焊生产线上的5个关键工位上提供了全自动机器人操作系统,凭借其准确的定位、高精度的焊接及冲孔能力、稳定的质量,出色地完成了人工难以操作的焊接工作,提高了生产效率、产品质量、空间利用率,并且有效降低了制造成本,为BBDC带来了极大的市场竞争优势。

摘要：在中国,工业机器人的真正使用到现在已经二十多年了,目前已基本掌握了机器人操作机的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术运动学和轨迹规划技术,生产了部分机器人关键元器件,开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运、切削加工、堆垛等机器人,其中一些已实现了规模应用。使得我国工业机器人辅助柔性生产得到了新发展。

关键词：概念与特征,内容,应用和新发展

参考文献

[1]袁圉定,朱洪海.机械制造技术基础[M].南京:东南大学出版社,2000.

[2]杨叔子,吴波.先进制造技术及其发展趋势[J].机械工程学报,2003,39(10):73-78.

[3]朱晓春,先进制造技术[M].北京;机械工业出版社,2004.

[4]卢小平,吴为戚.现代制造技术[M].北京:清华大学出版社.2003.

工业机器人的安全生产 篇5

【摘 要】本文主要针对工业机器人运动学仿真的分析方法进行了综述，主要有D-H法、MATLAB工具箱法、Adams软件法以及CATIA软件法。D-H分析法能够得出空间位置解析式，但不能直观观察机构的运动以及不能分析速度与加速度，而MATLAB、Adams、CATIA软件不仅能够观察机构的实际运动状况，还能够分析速度与加速度。

【关键词】工业机器人； D-H；三维软件； MATLAB；运动学仿真

引言

作为人类20世纪最伟大的发明之一，机器人在短短的几十年内发生了日新月异的变化，机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产面貌发生根本性变化，而且将对人类的经济发展产生深远的影响。机器人广泛应用于社会的各行各业，包括：医疗、机械、物流、制造、汽车等。工业机器人主要有关节型机器人、球坐标型机器人、圆柱坐标型机器人、直角坐标型机器人。对于工业机器人的运用，它的运动空间位置与速度、加速度是十分重要的。因此，本文主要叙述了机器人运动学仿真分析的方法。

1 .D-H法

D-H法是1995年由Denavit和Hartenberg提出的一种建立相对位姿的矩阵方法。多自由度机器人是具有多个关节的空间机构，为了描述末端执行机构的空间位置，在之前的各个关节建立坐标系（如图1），再利用齐次变换描述各个连杆相对于固定参考坐标系的空间几何关系，即用一个4 4的齐次变换矩阵描述相邻两连杆的空间关系，从而推导出“末端执行机构坐标系”相对于“基坐标系”的等价齐次变换矩阵，建立执行机构的运动学方程。

在建立空间位姿方程以后，需要对位姿方程进行仿真分析。仿真的方法主要有：图解法、解析法、数值法。图解法直观但易受自由度的影响，解析法精度高，但是不直观、通用性不强。因此，一般采用数值法，充分利用计算机的图像和数据处理能力。一般采用概率论里的蒙特卡洛方法，即通过MATLAB软件的rand（）函数产生位姿方程的关节变量随机值，再带入位置方程，得到末端执行机构参考点的坐标值，然后利用plot3函数画出空间的点，最后就得到了末端执行机构的位置工作空间（如图2）。

对图2工作空间分析可以得出：D-H分析方法能够较为准确的分析机器人末端执行机构的工作空间，但是不能直接观察机器人的实际运动状态，不够直观。另外，对于末端执行机构的加速度分析主要利用运动学逆解以及各机构的几何位置关系，推导较为复杂。

2 .软件求解法

2.1 MATLAB软件

MATLAB是一个功能强大的软件，在其中包含了许多的专业工程应用领域的工具箱，Robotics-toolbox工具箱就可以应用在D-H结果分析。要使用工具箱对工业机器人对象的建立，就需要Robotics-toolbox工具箱集成的大量库函数。对于给出的D-H参数，利用Link函数与Robot函数建立模型，再利用Drivebot函数生成三维模型，最后驱动关节标尺的滑块，观察末端执行机构的空间运动情况（如图2）。对于空间工作位置的数据获取，需要利用Fkine函数。当然，MATLAB软件可以对工业机器人做速度与加速度的分析，主要利用Fdyd函数和Accel函数。其中，Fdyd函数得到关节的速度向量，Accel函数得到关节的加速度向量。

2.2 Adams软件

Adams软件是美国MDI公司开发的虚拟样机分析软件，它使用交互式图形环境，能够进行运动学、动力学、静力学分析得到速度、加速度、位移曲线。专业的仿真软件Adams不仅能够直接观察机器人的运动，还能求出机器人的工作空间以及工作性能曲线。

具体操作过程：在三维建模软件UG里建好机器人模型后导入Adams软件，在Adams里添加运动副，计算机构的自由度，自由度为0才可以进行仿真。然后制定运动方案，对模型施加驱动副（一般为Adams的库函数），最后进行仿真。通过仿真，我们可以得到仿真的动画、工作空间以及速度的数据。对数据进行处理我们就能够直观、准确的对工业机器人末端执行机构进行空间以及运动学分析了。

对于Adams软件能够直观、较准确的分析末端执行机构的空间工作情况，但是这是基于其中的库函数，对于库函数，中间的迭代过程存在精度问题，会对结果产生一定的误差。

2.3 CATIA软件

CATIA软件是由法国Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一体化软件，它具有零件设计、装配、仿真等功能。对于工业机器人的运动学分析，我们也可以采用CATIA软件进行分析。

首先将工业机器人的底座、各关节、连杆等零件画好，再进入CATIA软件装配设计模块，将各个零件按相和与接触的关系装配好，得到三维实体模型。然后，进入DMU运动机构模块，设置好驱动件后，自由度为0才可以仿真。其中，必须对驱动件进行法则曲线的绘制，即为驱动件的运动规律。其次，利用软件的测量功能对末端执行机构的空间位置以及执行机构上的一点相对应基座的速度、加速度进行测量。最后，利用法则曲线对末端执行机构进行仿真，激活传感器记录测量的空间位置以及速度、加速度。将测得的数据处理之后就可以得到工作空间以及速度、加速度。

3 .总结

D-H分析通过蒙特卡洛仿真的方法能够较为准确的对末端执行机构进行分析，但不够直观，对加速度与速度的分析较为复杂。当然，我们可以充分利用MATLAB的工具箱，Robotics-toolbox是专门针对机器人研究的工具箱，可以利用工具箱的Fkine函数进行工作空间的分析，也可以利用工具箱的Fdyd 和Qdd函数进行关节的位移与速度分析。

Adams软件求解直观、简单，能够对工业机器人进行工作空间、速度、加速度分析。另外，我们可以利用三维建模软件CATIA的DMU运动机构模块进行仿真，直接在CATIA建立模型装配约束后，根据运动规划画出法则曲线，然后进入DMU模块进行仿真。

参考文献：

[1] 赵悟，雒晓辉，杨力超，等. 车载式绿篱修剪机的设计与仿真[J].设备管理与维修技术，2010，02（12）：79-82.

[2] 姚征，丁蕴丰. 三自由度气动机械手的运动分析及仿真研究 [J].工业技术创新，2015，02（06）：579-582.

[3] 吴晓风. 林业修剪机器人运动学、动力学仿真 [D].南京：南京林业大学，2007：5-20.

[4] 张大庆. 液压挖掘机工作装置运动控制研究 [D].湖南：中南大学，2006：20-44.

工业机器人的安全生产 篇6

人口众多、劳动力成本低廉是我国这几十年制造业飞速发展的助推器。但是这几年, 用工荒问题越来越突现。根据国家统计局数据显示, 我国人口增长率1984年达到顶峰, 2000年后开始迅速下降。到2017年, 将出现负增长, “人口红利”将消失, 劳动力将越来越稀缺。2008年政府实施新劳动法后, 劳动力成本大幅提升。这促使了一些大型劳动密集型制造企业转移到劳动力成本更加低廉的东南亚各国。体育用品巨头阿迪达斯、耐克相继搬迁, 关闭了其在中国的工厂。中国已经不再是一个廉价的制造国。经济大环境发生了变化, 国内制造企业更应重视提升生产线自动化水平, 重视少人化精益改善。

2011年, 富士康对外宣布将引入100万台“机器人”, 开始大规模的在生产线推广应用机器人。通过应用机器人自动化技术替代人工作业方式来实现减少生产人员数, 消减人员定编, 以此从根本上解决“用工荒”问题, 缓减大幅上升的劳动力成本。

二、工业机器人应用发展

目前国内外机器人自动化技术发展迅速, 应用非常广泛。不同的机器人应用领域不同, 尤其是工业机器人, 在制造行业中广泛应用。工业机器人是自动执行工作的机器装置, 它可以按照预先编排的程序运行。工业机器人的应用主要目的在于削减人员编制和提高质量稳定性。日本素有“机器人王国”之称, 在1967年从美国引进第一台机器人。1976年以后, 随着制造业的快速发展和市场需求急剧增加, 日本当时劳动力显著不足, 工业机器人在企业里受到空前的欢迎, 使日本工业机器人快速发展, 大大减缓了劳动力匮乏的问题。目前美国、德国、法国等欧美国家工业机器人技术的发展也相当迅速。

据统计, 当前在国内外各行业中工业机器人的使用情况分别是:焊接类占31%、上下料、搬运占28%、装配占22%、其他如检测、喷涂、冲压等。就目前而言汽车行业机器人应用最为广泛。汽车生产的各主要工艺环节:冲压车间, 车身焊接, 油漆。发动机和变速箱制造以及总装作业等车间均大量使用工业机器人, 工业机器人在汽车制造厂中除总装车间以外的其他车间已经在绝大多数工位上取代了人工作业, 实现了无人作业。

常见机器人技术的应用:

1. 焊接机器人的应用

焊接机器人是从事焊接工作的工业机器人。焊接机器人按照使用类型分为弧焊机器人、激光焊接机器人、点焊机器人等。在汽车制造行业, 焊接机器人被广泛使用。目前应用最多的还是点焊和弧焊机器人。据不完全统计, 一辆整车的焊接点将近4000个。手工焊接不仅容易损害工人健康, 且很难保证质量。焊接机器人可以替代人工, 克服环境的影响, 大幅度提高焊接速度和质量。焊接质量明显优于人工, 大大提高点焊质量的稳定性和作业的生产率。焊接机器人目前已广泛应用在汽车制造业, 汽车底盘、座椅骨架等焊接, 尤其在汽车底盘焊接生产中得到了广泛的应用。图1为丰田汽车焊接流水线, 机器人点焊60秒可达到近30个焊接点。丰田的焊接流水线已经实现了无人化生产。

2. 装配机器人的应用

装配机器人是工业生产中用于装配生产线对零件或部件进行装配的工业机器人。它属于高、精、尖的机电一体化产品, 它是集光学、机械、微电子、自动控制和通讯技术为一体的高科技产品, 具有很高的功能和附加值。装配机器人具有精度高、柔顺性好、工作范围小、能与其他系统配套使用, 主要用于各种电器的制造行业。现阶段汽车上要求安装的精度和速度也越来越高, 且小配件越来越多, 人工安装已经很难满足生产需求。用于装配作业的机器人, 在小到车门、仪表盘、前后挡板、车灯、电池、座椅的安装, 大到发动机的装配等, 发挥了越来越重要的作用, 大大提高了汽车装配的效率。

3. 搬运机器人的应用

搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作。搬运机器人可以被广泛应用于各种行业。机床上下料、冲压自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。搬运机器人可以不受行业工艺技术的限制, 直接替代人工, 大量节省劳力, 实现少人化生产。图2为搬运机器人操作岗位。通过应用1台搬运机器人上下料, 直接替代了4个人工。

4. 检测机器人的应用

检测机器人是可以对产品质量进行检查的机器人。现在许多的生产流水线设有人工岗位, 对产品进行全数检查。检测机器人可以通过视觉、光感、触感等多传感器对目标产品做出检测判断。目前主要应用于半导体、电路板、药品包装行业。

三、应用机器人的考虑要素

各行各业的要求尽相同, 工业机器人也不能完全拿来就用。应用机器人不能盲目。在应用机器人之前, 因从三个方面进行考虑:

1. 技术依据

机器人不是一个单独的个体, 在生产线的应用需要考虑与原来设备的信息连接等配套技术改造问题;机器人替代后是否能够达到原由的工艺节拍和产品特性要求;原由设备空间布局会不会受到限制, 需要进行重新布局调整;工艺操作方式要不要进行变更等等一些问题。需要全面的考虑, 合理的选择方案。

2. 经济效益

使用机器人的目的主要还是为了节省人工, 提高生产率。应用机器人就不得不考虑其财务投资回报率 (ROI) 情况。假设1台机器人的购买成本和配套设备技术改造费是80万元, 可替代人工是2人。按目前人工成本8万/年计算。

其投资汇报率即为:

每年的投资回报率为30%, 当第4年时, 可以收回全部的投资成本, 实现利润回报。工业机器人地投入可以得到很高的利润回报。

3. 人员因素

机器人替代后, 员工的操作方式完全改变。不再进行简单的重复性劳动, 需要员工具备更高的机器人操作技能。比如机器人的示教、位置调整、故障排除、维护保养等。在应用机器人后公司必须重点培养相关的技术工人。

四、结束语

工业机器人技术是先进制造技术的典型代表, 技术发展日趋成熟。它的应用不仅能改善劳动条件, 减轻操作者劳动强度, 而且还能减少人工, 提高生产和稳定产品质量。其具有的优势明显。在现今我国劳动力越来越短缺, 人工成本不断上升的大环境下, 工业机器人必将迅速发展, 受到制造企业的青睐。工业机器人技术必将逐渐成为工厂自动化生产线的主要发展形式。

摘要：现今我国劳动力越来越稀缺, 人工成本大幅上升, 制造企业利润率不断下降。企业面临着巨大的经营成本压力。工业机器人作为一种先进制造技术, 为工业自动化发挥了巨大作用。本文介绍了工业机器人技术国内国外的发展和应用情况。通过工业机器人技术的实际应用减少生产线人工, 实现生产自动化。为企业减缓人工成本压力, 带来经济效益。

关键词：工业机器人,自动化技术

参考文献

[1]李瑞峰.中国工业机器人产业化发展战略[J].航空制造技术.2010 (09) [1]李瑞峰.中国工业机器人产业化发展战略[J].航空制造技术.2010 (09)

[2]孙志杰, 王善军, 张雪鑫.工业机器人发展现状与趋势[J].吉林工程技术师范学院学报.2011 (07) [2]孙志杰, 王善军, 张雪鑫.工业机器人发展现状与趋势[J].吉林工程技术师范学院学报.2011 (07)

[3]鄂俊强, 李志辉.一种新型汽车喷漆机器人[J].涂料技术与文摘.2011 (02) [3]鄂俊强, 李志辉.一种新型汽车喷漆机器人[J].涂料技术与文摘.2011 (02)

[4]陈立新.工业机器人在冲压自动化生产线的应用[J].机械设计与制造.2010 (10) [4]陈立新.工业机器人在冲压自动化生产线的应用[J].机械设计与制造.2010 (10)

[5]王晨.基于机械臂的工业生产自动化自动化博览.2013 (01) [5]王晨.基于机械臂的工业生产自动化自动化博览.2013 (01)

[6]于永初.汽车工业机器人[J].现代零部件.2010 (02) [6]于永初.汽车工业机器人[J].现代零部件.2010 (02)

[7]朱彦齐, 陈玉芝.浅谈工业机器人在自动化控制领域的应用[J].职业.2010 (08) [7]朱彦齐, 陈玉芝.浅谈工业机器人在自动化控制领域的应用[J].职业.2010 (08)

工业机器人的安全生产 篇7

关键词：工业机器人,端口,PLC

随着我国工业大规模的崛起, 人力成本的日益增高, 在日益激烈的市场竞争中, 在生产过程中不断提高其生产效率、降低生产成本、有效地控制产品质量是目前各制造企业发展面临的严峻问题。在现代信息化工业背景下, 各大工业厂商特别是汽车生产商将工业机器人应用于生产中作为解决上述问题的首选, 以此提高企业的生产效率和自动化水平。

1 工业机器人的组成

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。

2 工业机器人的控制设计

工业机器人在工厂中的应用几乎都是取代原有流水线工位上的操作工, 完成该工位所需要执行的工序, 由此, 一般工业机器人在某工位上完成的任务是固定的。对工业机器人的控制是建立在对该机器人所在工位需完成的任务进行工艺分析的基础上的。以某款汽车的车架为对象, 采用工业机器人对其进行焊接所需要进行的工作为:

(1) 分析该车架的焊接工艺, 根据焊接工艺总结需要完成的焊点以及焊缝数量, 然后结合机器人的工作特点以及工作范围, 对车架上的焊点、焊缝进行归类, 从而得出该车架所需采用的工位数以及机器人数量。

(2) 在分析工业机器人焊接工艺基础上, 利用工业机器人厂商所提供的编程语言进行编程。通常的编程方法有两种, 一种为使用示教器直接编程, 另一种为采用厂商提供的离线编程软件进行离线编程。示教器直接编程是根据机器人所需走的路径选择相应的编程语句, 并在手动方式下移动机器人到目标点, 记录下该点, 依此一步步完成机器人所有路径的编程记录。离线编程是在装有离线编程软件的计算机中完成, 该种方法需要对焊接对象进行建模, 并在获得确定的机器人与工件的相对位移情况下, 规划机器人的工作路径, 程序由软件自动生成。

(3) 程序编写完成后对工业机器人进行调试验证, 直至机器人的运转达到预计目标。

3 工业机器人的组建生产线技术

在以上的工业机器人控制方法中, 所完成的仅仅是一台独立机器人进行工作的控制, 但是在工业生产中, 生产任务往往是需要几台甚至更多的工业机器人分工位分任务的完成, 并且, 工业机器人与工业机器人之间存在着协同工作。将两台以及更多的工业机器人连接起来组成自动生产线进行协同工作, 我们称之为组线技术, 最常见的生产线组建方法是通过端口连接控制来实现。其常见的连接方式如图1所示。

每一种工业机器人都会配备相应的输入输出模块, 通过输入输出模块就能实现机器人与外部设备的连接。ABB工业机器人通常在标配中提供输入输出模块DSQC651, 该模块具有8路输入、8路输出以及两路模拟量输出端口, 每一路端口可以根据实际需求在系统中进行设置为信号连接、系统输入以及系统输出。通过该模块与PLC连接, 实现PLC对整套生产线的协调控制。

4 结束语

基于工业机器人的IO端口, 通过PLC实现工业机器人与外围设备、工业机器人与工业机器人之间的协调控制, 完成基于工业机器人的自动生产线控制架构设计, 该控制架构对相关的工业机器人生产线组建控制具有一定的借鉴意义。

参考文献

[1]陈长.PLC在汽车工业上的应用[J].价值工程, 2013 (10) .

[2]陈其忠.基于软PLC技术的工业机器人I/O控制研究[J].机床自动化, 2013 (12) .

工业机器人的安全生产 篇8

本次由中国机器人产业联盟发布的3项标准集中在工业机器人领域, 分别为《弧焊机器人系统通用技术条件》《定重式灌装机器人通用技术条件》《工业机器人专用电缆》。其中, 《定重式灌装机器人通用技术条件》已由国家标准委审核通过, 将作为国家标准发布。

同时, 中国机器人产业联盟正针对服务机器人编制相关标准, 配合有关部门加快推进标准制定。通过标准体系的引导, 家用机器人也有望更加安全、“靠谱”。

国产工业机器人产量有多大?未来发展挑战何在?国家统计局公布数据, 今年1月到11月, 我国工业机器人产量为6.4万台, 比2015年全年产量增长逾90%。

2016年国产工业机器人销量保持增长势头。中国机器人产业联盟14日在此次中国机器人产业推进大会上发布数据:上半年累计销售19257台, 按可比口径计算较上年增长37.7%, 已连续多年保持了较高的增长速度。

作为我国经济转型、优化调整的重要支撑, “国产工业机器人在中国市场销售良好。”中国机器人产业联盟执行理事长宋晓刚介绍说, 3C制造业 (计算机制造、通信设备制造和其他电子设备制造业) 以及汽车制造业是国内产机器人的主要市场。数据显示, 2016年上半年有43%的国产工业机器人销往华东地区。

值得注意的是, 尽管经历了强劲、快速的发展势头, 我国机器人产业起步晚, 原有的一些标准已经滞后, 能够覆盖和引导产业发展的标准体系尚不完善。在此次中国机器人产业推进大会上, 中国机器人产业联盟同时发布了3项机器人标准, 并宣布已对17项标准进行立项编制。

“产业联盟可以在推动行业自律方面发挥更大作用。”工业和信息化部装备工业司副司长孙峰表示, 当务之急是建立有利于机器人研发、创新和有序竞争的行业环境, 引导产业健康发展。

据悉, 国家机器人检测与评定中心已于2015年成立, 多部委正联动推进建立我国机器人产业标准、检测认证体系, 未来将推进国家采信与市场采信双轮驱动, 构建社会共治的新格局。

机器人是先进制造业的关键支撑装备。中国机器人产业联盟标准工作组副组长、北京机械工业自动化研究所副总工程师谢兵兵认为, 机器人产业创新快、市场需求旺盛, 需要由政府主导制定的标准和市场自主制定的标准共同构成的新型标准体系。

工业机器人的安全生产 篇9

随着科学的不断进步, 工业技术的不断发展, 工业机器人作为工业中主要的自动化装备也已经广泛应用到汽车的生产制造中, 在汽车生产的过程中, 汽车车身的钣金冲压线是生产过程中的主要设备, 生产效率和生产质量直接影响着汽车制造业的生产效率和汽车的生产质量, 冲压自动化技术是提高生产质量和生产效率主要的措施。工业机器人作为可靠性强、灵活性高、安全性好, 并且运行方便的一种新型的机械设备在冲压自动线上的运用, 对汽车制造具有重要的作用。

1 工业机器人的结构及其特点

工业机器人是一种工业领域的多自由度和多关节的机械手, 工业机器人是自动执行工业的机器装置, 主要是靠设备控制能力和自身的动力进行实现各种功能的新型机械。工业机器人能够接受人的指挥, 也可以按照预先设置好的程序进行运行, 并且现代工业机器人还可以根据人工智能技术进行制定原则的纲领行动。

1.1 工业机器人的结构

工业机器人主要有主体、控制系统以及驱动系统这几个基本的结构组成, 机器人主体主要有机座和执行机构组成, 具有和人相似的动作功能, 可以在空间抓放物体或者进行其他的操作, 包括手部、腕部和臂部, 大多数的工业机器人具有3~6个自由度, 其中机器人的腕部通常有1~3个自由度。控制系统主要是按照预先输入的程序对驱动系统以及执行机构发出信号, 从而达到控制的目的[1]。驱动系统的作用是使执行机构产生相应的动作, 驱动系统一般包括传动机构和动力装置。

冲压机器人是工业机器人在冲压生产线中的特殊应用, 冲压机器人控制系统主要有冲压控制系统和基本的控制系统组成, 冲压控制系统主要是根据冲压机器人在实际生产应用的过程中开发的专用的功能模块, 最主要用于实现冲压生产中特殊功能。

1.2 工业机械人的特点

工业机器人主要有三个特点:

(1) 具有类人的功能, 比如工业机器人具备感知功能、作业功能、行走功能, 并且还可以完成很多的动作要求。

(2) 可以根据人预先设置的编程系统进行自动的工作, 或者通过程序改变动作、工作中的要求以及工作对象。

(3) 使用特点:工业机器人能够通过端拾器的切换和机器人的动作轨迹的调整, 从而使设备更加柔性化[2]。

工业机器人的生产成本低, 机器人线的投资比较低, 在冲压自动化生产性中应用机器人不仅经济、适用, 还可以适用于生产线的自动化改造, 并且机器人自动化生产线可以适用于多种车型的生产, 柔性化更加高。

2 工业机器人在冲压自动化生产线中的应用

在汽车制造的过程中, 工业机器人在冲压自动化生产线运行的循环方式为:机器人拆剁 (剁料拆垛) →板料传输→板料涂油→板料对中→上料机器人送货→首台压机冲压→下料机器人取货、送货→压机冲压→根据工序数量循环→下料机器人取货、送货→末端压机冲压→线尾机器人取货、放货→皮带机输送→人工码垛。具体如图1所示。

2.1 拆剁系统

在冲压自动化生产线输送的过程中, 自动拆剁单元是必备的系统, 并且拆剁单元主要包括拆剁小车、自动涂油装置、磁性皮带机以及对中台和双料检测等设备。拆剁小车主要应用在上料区和上料后停放的固定位置, 可以为机器人取料提供方便。磁力皮带机根据位置不同可以分为导出式皮带机和导入式皮带机, 导入式皮带机主要应用于将机器人从拆剁机初取出的物料送到涂油机中, 而导出式皮带机主要将板料按照一定的速度送入到对中台内, 但是其基本原理是相同的。自动涂油机主要是对于板件拉延率较大时, 在板料进行拉延工序时, 进行安排涂油工序, 从而可以通过自动涂油机在板料的表面上涂上拉延油, 消除冷轧钢板上的生产地滑移线。从而可以保证冲压成型的板件的表面质量良好以及满足润滑性要求, 而且还可以增加冲压钢板的防锈能力[3]。对中台主要采用机械对中台, 可以方便地进行固定或者移动, 而且还可以使用视觉对中或者重力对中, 从而可以有效保证板料的定位准确、快捷以及牢固。机器人可以根据零件的对中位置, 改变运行的运动轨迹, 从而能够将板料准确地搬运到压力机内。

2.2 控制系统

在冲压自动化生产线中控制系统是机器人的核心部位, 控制系统保证生产线各种组成部分的协调工作, 控制系统技术的可靠性、先进性以及完善性, 控制方法的有效性、灵活性直接影响着冲压自动化生产线的生产效率和自动化的程度。机器人的冲压自动线的控制系统主要有监控控制系统、连线控制系统以及安全防护系统三部分组成[4]。连线控制系统主要应用于整条自动化生产流程的控制, 主要采用的是现场总线构成的分层控制架构。监控系统主要是用于整个冲压生产线的流程监控, 安全防护系统则应用于整个生产线的安全系统控制。

2.3 仿真模拟系统

在虚拟环境中进行仿真冲压线的运行, 可以有效避免生产现场的系统干涉、节拍不合理以及其他系统的错误, 在冲压自动化生产线运行的过程中, 可以通过工业机器人进行离线编程, 对机器人的运动路线以及运动轨迹进行模拟, 从而可以有效缩短现场的实验以及调试工作, 提高设备运行的安全性和可靠性[5]。

3 结语

随着科学技术的不断发展, 冲压技术的不断进步, 工业机器人在冲压自动化生产线中广泛的应用, 代替了工人单调重复的劳动条件, 提高了生产效率和工作效率, 对产品的生产质量也有很大的提高, 工业机器人已经成为提高生产效率、生产质量以及经济效益的重要设备, 是汽车制造中必不可少的设备。采用工业机器人形成的冲压自动化生产线不仅提高了自动化水平, 降低了生产成本, 而且极大地提高了生产效率和生产效益。

摘要：简要阐述了工业机器人的结构及其特点, 并就工业机器人在冲压自动化化生产线中的应用进行了分析探讨。

关键词：工业机器人,冲压,自动化生产线,应用

参考文献

[1]陈立新.工业机器人在冲压自动化生产线的应用[J].机械设计与制造, 2010 (10)

[2]王明, 黄英, 王长润.机器人冲压自动线的生产节拍优化[J].仪器仪表用户, 2008, 15 (6)

[3]陈皓.冲压自动化的对中方法比较[J].自动化应用, 2011 (8)

[4]陈立新, 郭文彦.工业机器人在冲压自动化生产线中的应用[J].机械工程与自动化, 2010 (3)

工业机器人的安全生产 篇10

关键字 工业机器人 仿人智能控制 要点

中图分类号：TP273.5 文献标识码：A

工业机器人系统的主要特点就是非线性、强耦合、时变以及多变量，如果采用传统PID控制将不能在高精度和高速的要求下实现预期的效果。为了能够让工业机器人在实际运转过程中精确性、稳定性以及快速性能得到有效提升，需要加强研究，找出一些更加智能和更加先进的控制算法。而仿人智能控制是基于特征模型的多模态控制策略，能有效兼顾和优化工业机器人精确性、稳定性以及快速性方面的性能指标。

1工业机器人仿人智能控制系统的分析

每个控制系统都需要在整体层面上兼顾其精确性、稳定性和快速性，但是在实际的状态下，这几方面的性能指标要求也会存在一定的差异。仿人智能控制就是根据系统当前的实际状态来采取相应的控制率，最终实现控制的目的。实际的控制过程和人类知觉推理中的“认识、判断、操作”过程比较相似，所以被称为仿人智能控制。

在仿人智能控制的各个实际状态下，因为是根据实际状态下的性能要求指标来确定控制率，所以能有效实现各个实际状态下的性能要求指标，最终从整体层面上来实现兼顾和优化控制系统的精确性、稳定性和快速性。在设计仿人智能控制器的过程中，为了能够更好的体现出兼顾系统的精确性、稳定性和快速性，仿人智能控制器采用特征轨迹来作为控制系统的瞬态性能指标。

在仿人智能控制中，特征模型其实是对控制系统动态信息空间的一种划分，而特征状态就是划分出来的每一个区域;特征模型其实就可以看成是全部特征状态的集合。特征辨识则是对当前系统处在的特征状态进行确认的过程。通过这些基本概念就可以清楚仿人智能控制的实际运行过程：首先需要划分系统的动态信息空间，从而获得系统特征模型，利用特征辨识来了解当前系统处在的实际状态，然后根据实际的状态来采取控制模态，最终实现基于特征模型的多模态控制。在工业机器人的控制应用仿人智能控制，就能得到工业机器人的仿人智能控制系统，系统的框架简图如下所示。

2工业机器人的仿人智能控制要点分析

（1）特征模型。根据工业机器人的实际特征，在误差-误差导数平面中划分系统动态信息空间，从而获得不同的特征状态，进一步就能得到系统的特征模型。根据模型中的实际特征状态，采用相应的控制模态来对仿人智能控制器进行设计。仿人智能控制的特征模型如下图所示。

图中区域1-7分别对应了特征模型中的不同特征状态，而特征状态2又详细分成了几种子状态;是理想误差时的特征轨迹，也就是仿人智能控制器设计中的瞬态性能指标。如果某控制策略设计比较好的话，在偏差比较大的区域中，就需要采用很强的比例作用或者输出极值，这样才能让偏差得到有效的控制;而如果偏差的变化率比较大，则应该要采用很强的微分作用，另外也可以采用基于偏差变化率的磅-磅控制，这样可以让超调得到有效降低;如果偏差以及偏差的变化率不大，就可以在比例作用下降相轨迹向相平面图中的纵坐标轴靠近，在微分的作用下让相轨迹向相平面图中的横坐标轴靠近。通过这样的策略就可以设计出仿人智能控制在各个特征状态下的控制模态。

（2）校正参数。仿人智能控制的参数校正包括对阈值参数和控制器参数的校正。首先校正阈值参数，在校正阈值参数时是通过分析边界情况下的特征轨迹，来确定是否需要采取相应的规则以及何时采用相应的规则来调整初始阈值参数。通过分析可知，区域1、2、6、7的主要作用是让偏差快速见效，而区域3、4、5的作用则主要是对偏差的变化率进行有效抑制，避免出现很大的反向偏差。所以在校正阈值参数之前，要先对各个区域进行有效的处理：在区域1、2、6、7中根据偏差的正负情况采用磅-磅的控制，而区域3、4、5则根据偏差的变化率的正负情况采用磅-磅的控制。在经过这样的处理后，就能够在没有校正各个分期控制器参数的情况实现各个分区的基本功能，让控制能够正常的运行，这样才能通过对特征轨迹走向的判断来对阈值参数进行校正。其次是校正控制器参数，控制器参数的校正和阈值参数的校正相似，都是根据特征轨迹的走向来对参数的调节规则进行设计。在校正控制器参数前，应该将全部参数初始化为一个比较小的值，而且还应该要在特征模型中定义出一定数量的期望特征区域。

（3）仿人智能控制的稳定性分析。对智能控制稳定性进行研究分析时应该要从系统不稳定趋势监控的角度出发。通过动态系统输出的稳定性等价原则，对于仿人智能控制系统来讲，如果在输出信息空间中，具有和稳定线性定常系统一致的稳定特征，这个系统就可以看成是稳定的;如果不具有和稳定线性定常系统一致的稳定特征，那么该系统就可能出现了不稳定的趋势，在这种情况下就需要根据出现的不稳定趋势来调整设计控制器。

要对控制系统的稳定性进行分析就需要分析在线运行仿人智能控制器的过程中，稳态段特征轨迹的走向。在控制器自身状况不完善或者外部环境出现改变的情况下，稳态段的特征轨迹会离开特征状态6，如果相轨迹离开区域6的次数较少，而且离开之后能够在设定的较短时间内再次进入到该区域中，就可以认为该系统是稳定的，否则该系统就不稳定。

3结语

随着社会科学技术的不断进步和发展，对工业机器人的精度和速度要求也更高，要想在这种情况实现预期的控制效果，就需要对传统控制方式进行改进，而仿人智能控制就能在有效实现预期控制效果的基础上，同时兼顾和优化系统的精确性、稳定性和快速性。对于工业机器人的仿人智能控制来讲，应该要通过对阈值参数和控制器参数的校正，加强稳定性的分析来保证仿人智能控制能稳定有效的运行。

参考文献

[1] 康博.工业机器人轨迹跟踪控制算法研究[D].华南理工大学，2012.

[2] 陈情.多轴联动系统的仿人智能控制研究[D].重庆大学，2012.

工业机器人的未来之路 篇11

最早的机器人 并不像现 在的机器人一般具有应用简单、安全、灵活等特点。在经过了一个漫长的发展历史,有了现在机器人工业的蓬勃发展。

机器人发展漫长的历史

机器人的起源可以追 溯至古代世界。根据记载,早在公元前3世纪,古希腊哲学家费罗(Philo of Byzantium)就发明了以水作为动力驱动的机械,即水车。为工业化文明和机械应用奠定了基础。1921年,捷克作家Karel Capek在其科幻小说《罗素姆的万能劳工(UniversalRobot)》中,首次使用机器人这一词汇,并被沿用至今。随着工业革命的兴起,机器人的现代理念开始成型,工业革命让人们能够对复杂的机械进行使用并随后发明了电。这使得人们能够以体积较小的紧凑型发动机为机器提供动力。

对现代机器人的首次 使用要数工厂里的工业机器人,这是一些能够完成制造任务的简单固定机器,从而不需要人为协助便能够进行生产。数控工业机器人以及人工智能机器人自二十世纪60年代以来就一直在被建造生产。美国人乔治·德 沃尔 (George Devol)于1954年,推出了“全球第一台可进行数字操作以 及可编程 的机器人 –Unimate,并于1960年在通用汽车公司投入使用。到了1983年机器人学无论是工业生产还是在学术上已经成为一门受欢迎的学 科 , 并开始列 入教学计 划。2009年,由Universal Robots公司(优傲机器人)研发的全球首台真正的“人机协作机器人”问世,自此,开启了机器人发展历史的新篇章。

今天 ,机器人已经 广泛应用于汽车 、娱乐、医疗 、食品加工 和物流等 行业,并在中小型制造企业中作为多用途工具,用以提高生产的质量和灵活性。在未来,机器人的应用将更加丰富多彩,将最终走入千家万户,成为可以用于家政服务业的“机器人保姆”。

机器人生产角色的变革

其实,从历史来看真正意义上的机器人出现在上个世纪60年代,第一代工业机器人具有投资规模大、投资期长、灵活性有限等问题。不仅如此,工厂需要支付高昂的人工费用聘请专业的技术人员从旁指导,进而增加了生产成本。由于技术的不成熟性和相关法律的不完整性,同时存在着成品质量的不稳定性和劳动监管部门的矛盾等问题。而机器手臂也具有灵活性差、设计安装复杂等问题。在外包工厂中时,极易产生产品知识的流失,并导致产品复制等问题,以及工作空间高要求和投资低回报率等弊病。

如今,产业经历着发展和变化,工厂生产急需缩短产品的生产周期,需要在生产过程中提高灵活性。机器人的需求发生了改变:从注重速度、精确度和负载的超级机器人,向类似人类操作的机器人转变,在共享的工作空间中为人类提供协助;从危险的机器向协作型机器人演进;并从只有专业人士才能操作的复杂机器转变为人人都能使用的工具。

工业革命是机器人诞生与发展的催化剂,人类历史上共进行了三次工业革命。第一次工业革命发生在1750到1830年间。这次工业革命的主题为蒸汽动力,提升了包括纺织工厂在内的工厂效率并促成了铁路和蒸汽轮船的发展。第二次工业革命发生在1870到1930年间。这次工业革命的主题为对电的工业使用和民用,其中包括电灯、电话、照相机、电影、电梯、电机、汽车、飞机以及空调的出现。第三次工业革命主要专注于电子数据处理。这次工业革命开始于计算机的出现,并随着互联网和电子邮件的出现得到了进一步发展。第四次工业革命也被称为工业4.0,指的是技术和价值链组织理念———物联网———智能工厂以及当下火热的科技话题。

几次工业革命促成了一种生产模式。在这种生产模式下,机器取代了人类以前所从事的很多工作,生产过程中需要的人力资源越来越少。而在这里,我们提出第五次工业革命的趋势:重视让人们重新回归到生产中并与机器人并肩协作,并将工程师和营销人员转变成具有创意和客户知识的新型人才。我们希望在产品中融入人类知识、创意以及对客户的理解,让价值在人与人之间传递。而人作为重要角色将始终参与其中。除此之外,第五次工业革命还将带来生产的变化:我们将从“蓝领工人”向“白领工人”的生产方式进行改变,生产将不仅仅是单调、机械的操作,产品也将被赋予更多的感情与热情。

革命性的全新之作———UR3机器人

自2005年成立以来,Universal Robots一直致力于开发具有广泛可用性的机器人技术,公司推出的UR5和UR10机器人可以在所有工业生产领域实现自动化和合理化,并具备成本效益高、高度灵活、且使用方便安全等特点,广获业界青睐。这种6轴工业机器人是一种小型、轻便、易用的机器人,在财力、人力和技术等方面具有显著优势,例如:编程简单,安装迅速,灵活部署,人机协作、安全可靠以及业内最短投资回报期等。其中值得一提的是UR机器人强大的灵活性:机器人可在现场由员工编程,并可被快速重新设置,执行多元任务。由于重量轻,机器人可在厂房内轻松移动,打破了工作空间的限制。

在历经整整三年的研发之后,全新的更小型机器人UR3问世 ,并成为全球最 灵活、最轻 巧的 ,能与员工 并肩协作的台式机器人。UR3可以高度精准地定位、放置和组装零件 ,妥善处理小零 件。并在组装 、抛光、涂胶和 拧螺丝应用中,实现恒定一致的高产品质量,堪称工人们的最佳助手。在UR3机器人的协 助下 ,一名员工即可 完成曾经需要两名员工才能实现的任务,成为员工的“第三只手“。并完美适用于那些对于空间、安全及成本要求甚高的应用。基于以下产品特点,全新UR3机器人将具有极大的投资市场:

1、独一无 二的受力 传感

(1)让UR3在与员工接触时,自动限制触碰的力量;

(2)默认受力传感值为150牛顿,可调整为一旦触碰产生低至50牛顿的力即自动停止工作。

2、末端关 节的无限 旋转角度

(1)结合优化的力控制,UR3机器人是专业级能工巧匠;

(2)能够拾起螺丝、安上螺丝并应用正确的扭矩拧紧螺丝;

(3)沿着严格限定的路径、以持续恒定的压力精确涂抹等量的胶水。

3、0.1mm可重复精 度

(1)可凭借“触觉”沿着物体表面轮廓 - 例如智能手机的铝壳边缘 - 进行精准作业。